凸包算法及凸包融合
凸包算法是计算凸包的一种常用算法,它可以找到一组点集中最外层的凸多边形。
凸包融合是指将两个凸包合并成一个新的凸包,能够通过减少顶点数目来优化计算效率。
凸包算法主要有以下几种常见的实现方法:
1.枚举算法:对于点集中的每一对点,判断其他点是否位于这两点所确定的直线的一侧。
如果所有点都在一侧,则这两点是凸包上的边。
时间复杂度为O(n^3)。
2. Graham扫描算法:选取一个点作为基准点,将其他点按照相对于基准点的极角大小进行排序。
然后依次处理每个点,判断其是否属于凸包。
时间复杂度为O(nlogn)。
3. Jarvis步进算法(也称为包裹法):从点集中选取一个临时点p,然后找到与p相邻的点集中极角最小的点q,将q加入凸包中。
然后将q作为新的临时点p,重复以上步骤,直到回到第一个点。
时间复杂度为O(nh),其中h是凸包的边数。
4.快速凸包算法:通过空间分割和递归的方法进行凸包计算,时间复杂度为O(nlogn)。
凸包融合是指将两个凸包合并成一个新的凸包,通常需要满足以下条件:
1.相交边的共享:两个凸包如果相交,那么它们的公共边必须都在新的凸包中。
2.外部边的合并:如果两个凸包没有相交,那么合并后的凸包应该包含两个凸包的外部边。
3.顺序性:合并后的凸包应该按照某种规定的顺序进行连接。
凸包融合算法的一种常见方法是基于边的融合。
具体步骤如下:
1.找到两个凸包之间的最近边,并将其作为起始边。
2.沿着其中一个凸包的边界向对面的凸包前进,每次选取与当前边最接近的边。
3.如果新选取的边与已经选取的边形成了一个角度大于180度的三角形,那么停止前进,并将新选取的边作为起始边。
4.重复步骤2和步骤3,直到回到起始边。
凸包融合算法可以减少凸包的顶点数量,从而提高计算效率。
例如,对于两个有m和n个顶点的凸包,假设m > n,则融合后的凸包最多有m+n个顶点,而不是m*n个顶点。
融合后的凸包可以保留原始凸包的边界信息,并且减少了计算和存储开销。
总结起来,凸包算法是计算凸包的常用方法,常见的实现算法包括枚举算法、Graham扫描算法、Jarvis步进算法和快速凸包算法。
凸包融合是将两个凸包合并成一个新的凸包的算法,可以减少顶点数量和计算开销。
凸包融合通常基于边的融合,通过找到最近边和选择与当前边最接近的边来合并两个凸包。