So implementieren Sie Quadtree mit Golang

Quadtree ist eine auf räumlicher Aufteilung basierende Baumdatenstruktur, die in geografischen Informationssystemen (GIS), Bildverarbeitung, Verarbeitung natürlicher Sprache und anderen Bereichen weit verbreitet ist. Es zeichnet sich durch schnelle und effiziente räumliche Abfragen und räumliche Indizes aus.

In diesem Artikel stellen wir vor, wie man einen Quadtree mit Golang implementiert.

1. Was ist ein Quadtree? Ein Quadtree ist eine Variante eines Binärbaums, wobei jeder Knoten bis zu vier untergeordnete Knoten enthält. Im zweidimensionalen Raum kann man sich das so vorstellen, als würde man die Ebene in vier Quadranten unterteilen. Wie in der folgenden Abbildung dargestellt:

Durch die Verwendung eines Quadtrees kann der Raum in immer kleinere Bereiche unterteilt werden, wodurch die Abfrage effizienter wird. Wenn wir beispielsweise abfragen möchten, ob sich ein bestimmter Punkt innerhalb einer Region befindet, können wir zunächst den Quadranten bestimmen, zu dem der Punkt gehört, dann rekursiv in den Quadranten eintreten und die Abfrage fortsetzen, bis die kleinste Region gefunden wird, und dann alle Punkte darin beurteilen Es.

2. Implementierung von Quadtree

Zuerst müssen wir eine Knotenstruktur definieren:

type QuadNode struct {
    NW *QuadNode // 西北节点
    NE *QuadNode // 东北节点
    SW *QuadNode // 西南节点
    SE *QuadNode // 东南节点
    X  float64   // 节点的横坐标
    Y  float64   // 节点的纵坐标
}

Der Knoten enthält vier untergeordnete Knoten und Knotenkoordinaten. Bei der Implementierung der Abfragefunktion müssen wir rekursiv auf untergeordnete Knoten zugreifen. Daher können wir eine QuadTree-Struktur definieren:

type QuadTree struct {
    root *QuadNode
}

Jedes QuadTree-Objekt enthält einen Wurzelknoten. Als nächstes implementieren wir einige grundlegende Operationen. Die erste besteht darin, einen Knoten in QuadTree einzufügen:

func (t *QuadTree) Insert(x, y float64) {
    if t.root == nil {
        t.root = &QuadNode{X: x, Y: y}
    } else {
        t.root.Insert(x, y)
    }
}

Wenn der Wurzelknoten von QuadTree leer ist, verwenden Sie diesen Knoten als Wurzelknoten. Andernfalls fügen Sie den Knoten in einen untergeordneten Knoten des Wurzelknotens ein. Der Einfügungsvorgang des Knotens kann rekursiv ausgeführt werden, bis ein geeigneter untergeordneter Knoten gefunden wird:

func (n *QuadNode) Insert(x, y float64) {
    switch {
    case x >= n.X && y >= n.Y:
        if n.NE == nil {
            n.NE = &QuadNode{X: x, Y: y}
        } else {
            n.NE.Insert(x, y)
        }
    case x >= n.X && y = n.Y:
        if n.NW == nil {
            n.NW = &QuadNode{X: x, Y: y}
        } else {
            n.NW.Insert(x, y)
        }
    case x  Bei der Abfrageoperation können wir den zu durchsuchenden untergeordneten Knoten rekursiv eingeben. Für jeden Knoten müssen wir bestimmen, ob er den Zielpunkt enthält. Falls enthalten, fügen Sie den Knoten zur Ergebnismenge hinzu. Andernfalls geben Sie seine untergeordneten Knoten rekursiv ein, um mit der Suche fortzufahren: <p></p><pre class="brush:php;toolbar:false">func (t *QuadTree) QueryRange(x1, y1, x2, y2 float64) []*QuadNode {
    result := []*QuadNode{}
    t.root.QueryRange(x1, y1, x2, y2, &result)
    return result
}

func (n *QuadNode) QueryRange(x1, y1, x2, y2 float64, result *[]*QuadNode) {
    if n == nil {
        return
    }
    if n.X >= x1 && n.X = y1 && n.Y = x1 && n.X = y1 && n.Y  Wir können auch andere Funktionen implementieren, z. B. das Löschen von Knoten und das Berechnen der Anzahl von Knoten, die hier nicht beschrieben werden. Schließlich können wir den implementierten Quadtree mit dem folgenden Code testen: <p></p><pre class="brush:php;toolbar:false">func main() {
    tree := &QuadTree{}
    tree.Insert(1, 2)
    tree.Insert(2, 3)
    tree.Insert(3, 4)
    tree.Insert(4, 5)

    result := tree.QueryRange(2, 2, 4, 4)
    fmt.Println(result)
}

Dieser Code fügt vier Punkte in den QuadTree ein und fragt alle Rechtecke mit (2, 2) und (4, 4) als Diagonalpunkt ab. Die Abfrageergebnisse lauten wie erwartet [(2, 3), (3, 4)].

3. Zusammenfassung

Dieser Artikel stellt den Prozess der Verwendung von Golang zur Implementierung eines Quadtrees vor. Quadtree ist eine effiziente räumliche Indexmethode, die eine wichtige Rolle bei der Verarbeitung großer Mengen räumlicher Daten spielen kann. Die Verwendung von Golang zum Implementieren von Quadtree-Code ist einfach und leicht zu verstehen und kann problemlos zweidimensionale räumliche Daten verarbeiten.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo implementieren Sie Quadtree mit Golang. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!