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卷包裹凸壳算法

时间:2022-10-17 百科知识 版权反馈
【摘要】:首先,卷包裹凸壳算法较真实地反映了凸壳的自然态同构化特点,是如图2.1所示橡皮带外绕法的圈绕朴素模拟与计算机实现。因此,它有两个主要缺点:若该转角设定过小,则凸壳精度较高但算法效率偏低;反之,若该转角设定过大,则凸壳算法效率较高而精度偏低。它只能进行串行计算,而不利于并行化,因其凸壳当前顶点Qi+1依赖于前一顶点Qi。

2.1.1 卷包裹凸壳算法

1970年,D. Chand和S.Kapur提出较有代表性的卷包裹凸壳算法。

一、卷包裹凸壳算法描述

如图2.1所示,卷包裹凸壳算法的算法思想可概括为:

第0步:取二维有限点集S={Pi(xi,yi)│1≤i≤m,3≤m<∞}的点P1(x1,y1),使y1=min{yi│1≤i≤m,3≤m<+∞};显然,点P1就是凸壳Q的初始顶点Q1(即第1个顶点);过点Q1画一水平直线L。

……

第i步:使L改绕顶点Qi按逆时针方向旋转若干个转角Δ,可碰到S中的第i+1个点Pi+1;而点P i+1就是凸壳Q的第i+1个顶点Q i+1,且线段Q iQ i+1就是凸壳Q的第i个边。其中,1≤i≤n−1;3≤n≤m<+∞。

……

第n步:使L改绕顶点Qn按逆时针方向旋转若干个转角Δ而转回初始顶点Q1,且线段QnQ 1就是凸壳Q的第n条边。

结束步:输出所求凸壳Q的各顶点Qi,1≤i≤n。

二、卷包裹凸壳算法的特点与弱点

首先,卷包裹凸壳算法较真实地反映了凸壳的自然态同构化特点,是如图2.1所示橡皮带外绕法的圈绕朴素模拟与计算机实现。其次,它显然仅可无误差地确定其初始顶点Q1,而对其他顶点Qi的确定都可能存在误差(即:其凸壳精度、算法效率都取决于它每次按逆时针方向旋转时的固定转角)。因此,它有两个主要缺点:(1)若该转角设定过小,则凸壳精度较高但算法效率偏低;反之,若该转角设定过大,则凸壳算法效率较高而精度偏低。(2)它只能进行串行计算,而不利于并行化,因其凸壳当前顶点Qi+1依赖于前一顶点Qi

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