Closest-Pair Queries in Fat Rectangles
在范围最近对问题中,我们希望构造一个数据结构,存储平面中$n$点的集合$S$,使得对于任何轴平行的查询矩形$R$,可以报告集合$R \cap S$中的最近对。目前这个问题的最佳结果是由薛等人。(SoCG 2018年)。它们的数据结构有大小$O(n \log^2 n)$和查询时间$O(\log^2 n)$。我们表明,$O(n \log n)$大小的数据结构可以在$O(n \log n)$的时间,这样查询可以回答在$O(\log n + f \log f)$的时间,其中$f$是纵横比的$R$。因此,对于胖查询矩形,查询时间是$O(\log n)$。这个结果是通过将距离最近对问题简化为$S$上的点的标准距离搜索问题而获得的。
2019-04-05 cs.CG
Querying for the Largest Empty Geometric Object in a Desired Location
我们研究新类型的几何查询问题定义如下:给定一个几何集$P$,预处理,使给定一个查询点$q$,最大的圆,不包含任何成员的$P$,但包含$q$的位置可以有效地报告。$P$考虑的几何集是凸多边形和简单多边形的边界,以及点集。虽然我们主要关注圆作为所需的形状,但我们也简要讨论了点集上下文中的空矩形。
2010-12-16 cs.CG cs.DS
Packing anchored rectangles
设$S$是单位正方形$[0,1]^2$中的一组$n$点,其中一个点是原点。我们构造$n$成对相邻不相交的轴对齐的空矩形,使得每个矩形的左下角是$S$中的一个点,并且矩形共同覆盖至少一个正的常数区域(约0.09)。这是解决一个长期存在的猜想的第一步,这个猜想是这样一个包装中的矩形可以共同覆盖至少1/2的面积。
2012-07-30 cs.CG math.CO
On the union complexity of families of axis-parallel rectangles with a low packing number
设R是一族n轴平行的矩形,其堆积数为p-1,这意味着在任意p个矩形中,有两个矩形具有非空交集。我们证明了R的并复杂度最多为O(n+p^2),并且R的(<=k)级复杂度最多为O(kn+k^2p^2)。两个上界都是紧的。
2017-02-02 cs.CG math.CO
Parallel Range, Segment and Rectangle Queries with Augmented Maps
值域、线段和矩形查询问题是计算几何中的基本问题,在许多领域有着广泛的应用。尽管对这些问题进行了大量的理论研究,但有效的实现可能很复杂。我们知道很少的实际实现的算法并行,大多数实现没有严格的理论界限。我们专注于这些查询的简单而有效的并行算法和实现,这些算法在理论上具有严格的最坏情况界,在实践中具有良好的并行性能。我们建议使用一个简单的框架(增广地图)来建模的问题。基于扩展的地图接口,我们开发了支持二维范围、段和矩形查询的多级树结构和扫描线算法。对于sweepline算法,我们提出了一个并行范例,并显示相应的成本界限。我们所有的数据结构在理论上构建起来都是高效的,并且实现了低并行深度。查询时间几乎与输出大小成线性关系。我们使用并行增强地图库实现了论文中描述的所有数据结构。基于库,每个数据结构只需要大约100行C++代码。我们测试他们的性能上的大型数据集(高达$10^8$元素)和72核(144个超线程)的机器。并行结构实现了32- 68倍的加速比。查询的加速数高达126倍。我们的顺序实现优于CGAL库至少2倍的建设和查询。在某些情况下,我们的顺序实现可能比Boost库中的R树稍慢(0.6- 2.5倍),但查询性能明显优于Boost(1.6- 1400倍)。
2018-08-06 cs.CG cs.DS
Perfect vector sets, properly overlapping partitions, and largest empty box
我们重新考虑以下问题(以及它的高维变体):给定平面中轴平行矩形$U$内的一组$n$点$S$,找到包含在$U$中但不包含$S$点的最大面积轴平行子矩形。(I)我们提出了一个算法,发现一个大的空盒子中的$n$点在$[0,1]^d$:一个盒子的体积至少是$\frac{\log{d}}{4(n + \log{d})}$可以计算在$O(n+d \log{d})$时间。(II)为了更好地分析上述方法,我们引入了完美向量集和适当重叠分区的概念,与单位超立方体$[0,1]^d$中$n$点之间的最大空盒的最小体积有关,并推导出它们的大小的界限。
2016-10-14 cs.CG math.CO
Range Reporting for Time Series via Rectangle Stabbing
本文研究一维环境下的Fréchet查询问题,通过将其归约为矩形刺探问题,利用已知数据结构改进了存储空间和查询时间的边界,并证明了相应的下界。
2024-01-08 cs.CG
Largest Empty Circle Centered on a Query Line
最大空圆问题寻找以$\mathbb{R}^2$中的$n$点的集合$P$的凸包为中心并且没有来自$P$的点的最大圆。在本文中,我们将介绍一个查询版本的这个研究问题。在我们的查询版本中,我们需要对$P$进行预处理,以便在给定查询线$Q$时,我们可以快速计算以$Q$上的某个点为中心且在$P$的凸包内的最大空圆。我们提出了两种特殊情况下的解决方案和一般情况下,我们所有的查询运行在$O(\log n)$的时间。在第一种特殊情况下,我们将查询线限制为水平,我们在$O(n α(n) \log n)$时间和空间中进行预处理,其中$α(n)$是Ackermann函数的缓慢增长的逆。当查询线被限制为通过一个固定点时,第二种特殊情况,我们的预处理需要$O(n α(n)^{O(α(n))} \log n)$时间和空间。我们使用来自两种特殊情况的见解来分别解决$O(n^3 \log n)$和$O(n^3)$中预处理时间和空间问题的一般版本。
2008-09-16 cs.CG
Variations of largest rectangle recognition amidst a bichromatic point set
多色点集的经典可分性问题是计算几何的一个重要研究领域。本文研究了平面上双色点集P=P_r \cup P_b的不同可分性问题,其中$P_r$和$P_b$分别表示n个红点和m个蓝点的集合,目标是计算所需类型和最大尺寸的单色物体.我们提出了就地算法,用于计算(i)R^2中最大尺寸的任意定向单色矩形,(ii)R^3中最大尺寸的轴平行单色长方体。问题(i)和(ii)的算法的时间复杂度分别为O(m(m+n)(m \sqrt{n} +m \log m+n \log n))和O(m^3 \sqrt{n} +m^2n \log n)。作为一个先决条件,我们提出了一个就地构造的经典数据结构的k-d树,这是最初发明的J。1975年的宾利我们的$k$ -d树的就地变体对于R^k中的一组n个点支持使用O(1)额外工作空间的正交范围报告和计数查询,并且这些查询的时间复杂度与经典复杂度相同,即,时间复杂度为O(n^{1-1/k}+μ),时间复杂度为O(n^{1-1/k}),其中μ是报告查询的输出大小。这个数据结构的构造时间是O(n \log n)。与已有的原地k-d树的构造算法和查询算法相比,该构造算法和查询算法本质上都是非递归的,不需要O(\log n)大小的递归栈,我们相信这一结果是独立的.对于点集P=P_r \cup P_b中任意方向的最大权矩形的计算问题,我们也提出了一个算法。P_r)与负(相应地,这是…
2019-05-17 cs.CG
Space Efficient Two-Dimensional Orthogonal Colored Range Counting
在二维正交着色范围计数问题中,我们对平面上的$n$着色点的集合$P$进行预处理,使得给定一个正交查询矩形,可以有效地计算该矩形中包含的点的不同颜色的数量。对于这个问题,我们设计了三个新的解决方案,和每一个的界限可以表示在某种形式的时空权衡。通过为这些解决方案设置适当的参数值,我们可以获得新的特定结果(空间是单词,$ε$是$(0,1)$中的任意常数):** $O(n\lg^3 n)$空间和$O(\sqrt{n}\lg^{5/2} n \lg \lg n)$查询时间;** $O(n\lg^2 n)$空间和$O(\sqrt{n}\lg^{4+ε} n)$查询时间;** $O(n\frac{\lg^2 n}{\lg \lg n})$空间和$O(\sqrt{n}\lg^{5+ε} n)$查询时间;** $O(n\lg n)$空间和$O(n^{1/2+ε})$查询时间。一个已知的条件下界,这个问题的基础上,布尔矩阵乘法给出了一些证据的困难,实现近线性空间的解决方案,查询时间优于$\sqrt{n}$的多对数因子,使用纯组合的方法。因此,所有这些结果中的时间和空间界限是有效的。以前,在具有类似查询时间的解决方案中,最节省空间的解决方案使用$O(n\lg^4 n)$空间来在$O(\sqrt{n}\lg^8 n)$时间(SIAM)内回答查询。J. Comp.~ 2008年)。因此,上面列出的新结果都实…
2021-07-06 cs.CG cs.DS
Improved Pseudo-Polynomial-Time Approximation for Strip Packing
我们研究了带包装问题,一个经典的包装问题,推广了装箱和最大完工时间最小化。在这里,我们给出了一组轴平行的矩形在二维平面和目标是包装他们在一个固定宽度的垂直带,使所获得的包装的高度最小化。包装必须不重叠,矩形不能旋转。从划分问题的简化表明,在多项式时间内,对于条带填充,没有比3/2更好的近似是可能的(假设P $\neq$ NP)。Nadiradze和Wiese [SODA 16]通过提出伪多项式时间(PPT)中的$(\frac{7}{5}+ε)$ -近似算法克服了这一障碍。由于该问题是强NP-难的,不允许有精确的PPT算法。本文进一步研究了条形排样的PPT逼近问题,提出了一种$(\frac43+ε)$ -近似算法。我们的结果基于Nadiradze和Wiese的构造所留下的\emph{empty space}中的一些矩形的非平凡重新包装,并且在某种意义上将他们的方法推向了极限。我们的PPT算法可以适应的情况下,我们被允许旋转矩形$90^\circ$,实现相同的近似因子和打破多项式时间的近似障碍3/2的情况下,旋转。
2018-01-23 cs.CG cs.DS
Anchored Rectangle and Square Packings
对于单位正方形$[0,1]^2$中的点$p_1,\ldots , p_n$,\emph{anchored rectangle packing}由相邻不相交的轴对齐的空矩形$r_1,\ldots , r_n\subseteq [0,1]^2$组成,使得点$p_i$是$i=1,\ldots, n$的矩形$r_i$的角(即,$r_i$是$p_i$处的\emph{anchored})。我们证明了对于$[0,1]^2$中的每一个$n$点集,都存在一个面积至少为$7/12-O(1/n)$的锚定矩形填充;对于每一个$n\in \mathbf{N}$,都存在一个面积至多为$2/3$的锚定矩形填充的点集.锚定\emph{square}填料的最大面积总是至少为$5/32$,有时至多为$7/27$。上述构造性下界立即产生常数因子近似,矩形的$7/12 -\varepsilon$和正方形的$5/32$,用于在$O(n\log n)$时间内计算最大面积的锚定填充。我们证明了一个简单的贪婪策略实现了$9/47$ -近似锚定正方形包装,和$1/3$左下角锚定正方形包装。约简到最大权独立集(MWIS)分别在$n^{O(1/\varepsilon)}$和$\exp({\rm poly}(\log (n/\varepsilon)))$时间中产生锚定矩形和方形填充的QPTAS和PTAS。
2016-02-29 cs.CG math.CO
Finding Pairwise Intersections Inside a Query Range
我们研究了以下问题:将对象集合O预处理成一个数据结构,该数据结构允许我们有效地报告O中在轴对齐查询范围Q内相交的所有对象对。我们提出的数据结构的大小$O(n({\rm polylog} n))$和查询时间$O((k+1)({\rm polylog} n))$的时间,其中k是报告对的数量,两类对象在平面上:轴对齐的矩形和对象具有小联盟的复杂性。对于R^3中的对象和查询范围是轴对齐的盒子的三维情况,我们提出了一个大小为$O(n\sqrt{n}({\rm polylog} n))$和查询时间为$O((\sqrt{n}+k)({\rm polylog} n))$的数据结构。当对象和查询是胖的时,我们使用$O(n({\rm polylog} n))$存储来获得$O((k+1)({\rm polylog} n))$查询时间。
2015-02-21 cs.CG cs.DS
Color spanning Localized query
设P是一个由n个点组成的集合,每个点用k种可能的颜色之一着色。我们提出了有效的算法来预处理P,使得对于给定的查询点q,我们可以快速识别包含q的所需类型的最小颜色跨越对象。在本文中,我们专注于(i)间隔,(ii)轴平行的正方形,(iii)轴平行的矩形,(iv)等边三角形的固定方向和(v)圆,作为我们想要的类型的对象。
2019-05-13 cs.CG
Maximum-Width Rainbow-Bisecting Empty Annulus
研究平面上彩色点集的最大宽度彩虹平分空环形问题,提出了在特定时间与空间复杂度内计算轴平行正方形、矩形和圆形环形的高效算法。
2024-03-26 cs.CG
On the Rectangles Induced by Points
本文研究平面点集诱导的Delaunay型轴平行矩形及其影响图,提出近线性时间计算与处理方法,并证明该图可分解为总权重O(n log² n)的O(n)个二分团。
2023-12-04 cs.CG
Smallest Enclosing Disk Queries Using Farthest-Point Voronoi Diagrams
TU Dortmund University(多特蒙德工业大学);Utrecht University(乌得勒支大学)
本文提出基于2D几何结构的简化方法,利用最远点Voronoi图实现轴对齐矩形内点集的最小包含圆查询,查询时间优于现有方法。
2026-09-01 cs.CG cs.DS
4D Range Reporting in the Pointer Machine Model in Almost-Optimal Time
在正交范围报告问题中,我们必须对多维点集$P$进行预处理,以便对于任意轴平行的查询矩形$q$,可以有效地报告来自$q\cap P$的所有点。本文研究了指针机模型下多维正交范围报告的查询复杂度。我们提出了一个数据结构,回答四维正交范围报告查询在几乎最佳的时间$O(\log n\log\log n + k)$和使用$O(n\log^4 n)$空间,其中$n$是$P$和$k$是在$q\cap P$点的数量。这是第一个具有接近线性空间使用的数据结构,在4d中实现了几乎最佳的查询时间。这个结果可以立即推广到$d\ge 4$维度:我们表明,有一个数据结构支持$d$维范围报告查询的时间$O(\log^{d-3} n\log\log n+k)$任何常数$d\ge 4$。
2022-11-06 cs.CG cs.DS
Canonical polygon Queries on the plane: a New Approach
点上的多边形检索问题是对平面上的一组$n$点进行预处理的问题,以便给定多边形查询,可以有效地报告位于其中的点的子集。它在计算机图形学、CAD应用、空间数据库和GIS开发任务等领域都有很大的兴趣。本文研究平面上的规范$k$ -顶点多边形查询问题。一个规范的$k$ -顶点多边形查询总是满足以下特定的属性:一个点检索查询可以转换成一个线性数量(相对于顶点的数量)的点检索正交对象,如矩形和三角形(在整个这项工作中,我们称三角形正交,如果它的两个边是轴平行的)。我们提出了两个新的算法,这个问题。第一个需要$O(n\log^2{n})$空间和$O(k\frac{log^3n}{loglogn}+A)$查询时间。第一种算法的一个简单的修改方案导致我们的第二种解决方案,它消耗$O(n^2)$空间和$O(k \frac{logn}{loglogn}+A)$查询时间,其中$A$表示答案的大小,$k$是顶点的数量。一般多边形检索问题的最佳先前解决方案使用$O(n^2)$空间,并在$O(k\log{n}+A)$时间内回答查询,其中$k$是顶点数。它也非常复杂,难以用标准命令式程序设计语言(如C或C++)实现。
2009-07-30 cs.CG cs.DS
Orthogonal Range Searching on the RAM, Revisited
在计算几何中,正交范围搜索是研究最广泛的课题之一,我们提出了几个新的结果。我们的所有结果都是在标准字RAM模型的秩空间中的点:** 我们提出了两个数据结构的2-D正交范围空虚。第一个实现O(nlglg n)空间和O(lglg n)查询时间。这改进了Alstrup,Brodal,and Rauhe(FOCS'00)以前的结果,其空间复杂度为O(nlg ^eps n),查询时间复杂度为O(lglg n),或者其空间复杂度为O(nlglg n),查询时间复杂度为O(lg^2 lg n)。我们的第二个数据结构使用O(n)空间,并在O(lg^eps n)时间内回答查询。Nekrich(WADS'07)提出的最佳O(n)空间数据结构在O(lg n/lglg n)时间内回答查询。** 对于3-d正交范围报告,对于任何常数eps>0,我们获得空间O(n lg^{1+eps} n)和查询时间O(lglg n + k)。这改进了Afshani(ESA'08),Karpinski和Nekrich(COCOON'09)和Chan(SODA'11)的先前结果,空间复杂度为O(n lg^3 n),查询时间复杂度为O(lglg n + k),或者空间复杂度为O(n lg^{1+eps} n),查询时间复杂度为O(lg^2 lg n + k)。这意味着在3以上的所有恒定维度中正交范围报告的改进的界限。** 我们给…
2011-03-28 cs.CG cs.DS
Dynamic Geometric Connectivity in the Plane with Constant Query Time
提出了首个针对2D几何相交图的完全动态连通性数据结构,在轴对齐线段、圆盘和任意线段上实现了常数查询时间和亚线性摊还更新时间,并支持全局连通性查询,大幅改进了此前的查询与更新时间界限。
2024-03-21 cs.CG
Analysis of approximate nearest neighbor searching with clustered point sets
我们提出了一个经验分析的数据结构的近似最近邻搜索。我们比较了著名的优化kd-树分裂方法对两种替代的分裂方法。第一种称为滑动中点法,它试图平衡生成有界长宽比的细分单元的目标,同时不生成任何空单元。第二种称为最小模糊度方法,是一种基于查询的方法。除了数据点之外,还给出了一个用于预处理的查询点训练集。它采用了一个简单的贪心算法来选择分裂平面,最大限度地减少了在选择最近的邻居的训练点的平均模糊量。我们提供了一个实证分析,比较这两种方法对优化的kd树的建设,一些综合生成的数据和查询集。我们证明,对于聚类数据和查询集,这些算法可以提供显着的改进,超过标准的kd树结构的近似最近邻搜索。
1999-01-26 cs.CG
Efficient Range Reporting of Convex Hull
我们考虑在二维正交范围查询中报告凸包点的问题。形式上,让$P$是$\mathbb{R}^{2}$中的一组$n$点。如果一个点位于点集$S$的最小凸多边形的边界上,则该点位于点集$S$的凸包上。在本文中,我们感兴趣的是找到点,在$P$中的点,也落在一个正交范围$[x_{lt},x_{rt}]\times{}[y_b, y_t]$的凸包的边界上。我们提出了一个$O(n \log^{2} n) $空间数据结构,可以支持在一个正交范围内的凸包上的报告点,在时间$O(\log^{3} n + h)$。这里$h$是输出的大小。这项工作改进了(Brass et al. 2013)\cite{brass}的结果,该结果构建了一个使用$O(n \log^{2} n)$空间并具有$O(\log^{5} n + h)$查询时间的数据结构。此外,我们表明,我们的数据结构可以稍微修改,以解决其他相关问题。例如,为了计算正交查询矩形中凸包上的点数,我们提出了一种可以在$O(\log^{3} n)$时间上查询的$O(n \log^{2}n)$空间数据结构。我们还提出了一种$O(n \log^{2} n) $空间数据结构,可以在$O(\log^{3} n$)时间内计算正交范围查询内凸包的$area$和$perimeter$。
2013-07-23 cs.CG
Geometric Bipartite Matching Based Exact Algorithms for Server Problems
本文针对 k-服务器问题的离线最优解,提出基于分层矩形划分与最小代价部分二分匹配的精确算法,将时间复杂度从 Ω(nkΦ(n)) 改进为 Õ(n^{2-1/(2d+1)}Φ(n)log Δ),解决了有界 spread 实例下加权最近邻数据结构次二次查询的开放问题。
2025-04-08 cs.CG
Dynamic Geometric Data Structures via Shallow Cuttings
我们提出了一些新的结果动态几何数据结构的基本问题:1。我们描述了具有次线性摊销更新时间的第一完全动态数据结构,用于维护(i)3D点集的凸包的顶点数或体积,(ii)2D点集的最大空圆,(iii)两个2D点集之间的Hausdorff距离,(iv)2D点集的离散1-中心,(v)最大(即,天际线)点。对于(i)和(ii),更新时间接近$n^{11/12}$,对于(iii)和(iv),更新时间接近$n^{7/8}$,对于(v),更新时间接近$n^{2/3}$。以前,次线性界限只知道有限的“半在线”设置[Chan,SODA 2002]。2.我们稍微改进了以前的全动态数据结构回答极端点查询的凸包的三维点集和最近邻搜索的二维点集。查询时间是$O(\log^2n)$,分期更新时间是$O(\log^4n)$而不是$O(\log^5n)$ [Chan,SODA 2006; Kaplan等人,SODA 2017]。3.我们还改进了以前的全动态数据结构,以保持两个二维点集之间的双色最近对和一个二维点集的直径。分期更新时间是$O(\log^4n)$而不是$O(\log^7n)$ [Eppstein 1995; Chan,SODA 2006; Kaplan等人,SODA 2017]。
2019-03-20 cs.CG