Bagaimana untuk melaksanakan quadtree menggunakan Golang

Quadtree ialah struktur data pokok berdasarkan pembahagian spatial, yang digunakan secara meluas dalam sistem maklumat geografi (GIS), pemprosesan imej, pemprosesan bahasa semula jadi dan bidang lain. Ia dicirikan oleh pertanyaan spatial dan indeks spatial yang pantas dan cekap.

Dalam artikel ini, kami akan memperkenalkan cara melaksanakan quadtree menggunakan Golang.

1. Apakah itu quadtree
quadtree ialah varian pokok binari, dengan setiap nod mengandungi sehingga empat nod anak. Dalam ruang dua dimensi, ia boleh dilihat sebagai membahagikan satah kepada empat kuadran. Seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah:

Menggunakan quadtree boleh membahagikan ruang kepada kawasan yang lebih kecil dan lebih kecil, menjadikan pertanyaan lebih cekap. Sebagai contoh, jika kita ingin menanyakan sama ada titik tertentu berada dalam kawasan, kita boleh tentukan dahulu kuadran yang menjadi milik titik itu, kemudian secara rekursif memasuki kuadran dan teruskan pertanyaan sehingga kawasan terkecil ditemui, dan kemudian menilai semua titik di dalamnya.

2. Pelaksanaan Quadtree
Pertama, kita perlu mentakrifkan struktur nod:

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
}

Nod mengandungi empat nod anak dan koordinat nod. Apabila melaksanakan fungsi pertanyaan, kita perlu mengakses nod anak secara rekursif. Oleh itu, kita boleh mentakrifkan struktur QuadTree:

type QuadTree struct {
    root *QuadNode
}

Setiap objek QuadTree mengandungi nod akar. Seterusnya, kami melaksanakan beberapa operasi asas. Yang pertama ialah memasukkan nod ke dalam QuadTree:

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

Jika nod punca QuadTree kosong, gunakan nod ini sebagai nod akar. Jika tidak, masukkan nod ke dalam nod anak nod akar. Operasi sisipan nod boleh dilakukan secara rekursif sehingga nod anak yang sesuai ditemui:

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>Dalam operasi pertanyaan, kita boleh memasuki nod anak secara rekursif untuk mencari. Untuk setiap nod, kita perlu menentukan sama ada ia mengandungi titik sasaran. Jika disertakan, tambahkan nod pada set hasil; jika tidak, masukkan nod anak secara rekursif untuk meneruskan carian: </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>Kami juga boleh melaksanakan fungsi lain seperti memadamkan nod dan mengira bilangan nod, yang akan tidak dibincangkan di sini. Akhir sekali, kita boleh menguji quadtree yang dilaksanakan menggunakan kod berikut: </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)
}

Kod ini memasukkan empat mata dalam QuadTree dan pertanyaan (2, 2) dan (4, 4) sebagai pepenjuru Semua titik dalam segi empat tepat daripada barisan. Keputusan pertanyaan ialah [(2, 3), (3, 4)], seperti yang dijangkakan.

3. Ringkasan
Artikel ini memperkenalkan proses pelaksanaan quadtree menggunakan Golang. Quadtree ialah kaedah indeks spatial yang cekap yang boleh memainkan peranan penting dalam memproses sejumlah besar data spatial. Menggunakan Golang untuk melaksanakan kod quadtree adalah mudah dan mudah difahami serta boleh memproses data spatial dua dimensi dengan mudah.

Atas ialah kandungan terperinci Bagaimana untuk melaksanakan quadtree menggunakan Golang. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!