Golang を使用してクアッドツリーを実装する方法

Quadtree (Quadtree) は、地理情報システム (GIS)、画像処理、自然言語処理などの分野で広く使用されている、空間分割に基づくツリー データ構造です。高速かつ効率的な空間クエリと空間インデックスが特徴です。

この記事では、Golang を使用してクアッドツリーを実装する方法を紹介します。

1. クアッドツリーとは
クアッドツリーはバイナリ ツリーの一種で、各ノードに最大 4 つの子ノードが含まれます。 2 次元空間では、平面を 4 つの象限に分割すると見なされます。次の図に示すように:

#クアッドツリーを使用すると、空間をより小さな領域に分割できるため、クエリがより効率的になります。たとえば、特定の点が領域内にあるかどうかをクエリしたい場合、最初にその点が属する象限を決定し、次に再帰的にその象限に入り、最小の領域が見つかるまでクエリを継続し、その後すべての点を判定します。初期化。

2. クアッドツリーの実装
まず、ノード構造を定義する必要があります:

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
}

ノードには 4 つの子ノードとノード座標が含まれます。クエリ関数を実装するときは、子ノードに再帰的にアクセスする必要があります。したがって、QuadTree 構造を定義できます。

type QuadTree struct {
    root *QuadNode
}

各 QuadTree オブジェクトにはルート ノードが含まれます。次に、いくつかの基本的な操作を実装します。 1 つ目は、QuadTree にノードを挿入することです。

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

QuadTree のルート ノードが空の場合は、このノードをルート ノードとして使用します。それ以外の場合は、ノードをルート ノードの子ノードに挿入します。ノードの挿入操作は、適切な子ノードが見つかるまで再帰的に実行できます。

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 <p>クエリ操作では、検索する子ノードを再帰的に入力できます。各ノードについて、ターゲット ポイントが含まれているかどうかを判断する必要があります。含まれている場合は、結果セットにノードを追加します。それ以外の場合は、その子ノードを再帰的に入力して検索を続行します: </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 <p> ノードの削除やノード数の計算など、他の関数を実装することもできます。ここで説明されています。最後に、次のコードを使用して、実装された四分木をテストできます。 </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)
}

このコードは、四分木に 4 つの点を挿入し、(2, 2) および (4, 4) を使用して対角をクエリします。長方形内のすべての点。クエリの結果は、予想どおり [(2, 3), (3, 4)] です。

3. 概要
この記事では、Golang を使用してクアッドツリーを実装するプロセスを紹介します。クアッドツリーは、大量の空間データを処理する際に重要な役割を果たすことができる効率的な空間インデックス手法です。 Golang を使用してクアッドツリー コードを実装すると、シンプルで理解しやすく、2 次元の空間データを簡単に処理できます。

以上がGolang を使用してクアッドツリーを実装する方法の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。