กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

เปลือกนูนสัมพัทธ์

ใน เรขาคณิตแบบไม่ต่อเนื่อง และ เรขาคณิตเชิงคำนวณ ขอบเขต นูนสัมพัทธ์ หรือ ขอบเขตนูนเชิงจีโอเดสิก เป็นสิ่งที่เทียบเคียงได้กับ ขอบเขตนูน สำหรับจุดภายใน รูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย หรือ...

เปลือกนูนสัมพัทธ์

บริเวณสีน้ำเงินคือส่วนนูนสัมพัทธ์ของเซตจุดจำกัดในรูปหลายเหลี่ยมเรียบง่ายสีเหลือง

ในเรขาคณิตแบบไม่ต่อเนื่องและเรขาคณิตเชิงคำนวณขอบเขตนูนสัมพัทธ์หรือขอบเขตนูนเชิงจีโอเดสิกเป็นสิ่งที่เทียบเคียงได้กับขอบเขตนูนสำหรับจุดภายในรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายหรือเส้นโค้งปิดแบบง่ายที่สามารถหาความยาว ได้

คำนิยาม

อนุญาตพี{\displaystyle P}ให้ เป็นรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายหรือเส้นโค้งปิดอย่างง่ายที่สามารถหาความยาวได้ และให้X{\displaystyle X}เป็นเซตใดๆ ที่ล้อมรอบด้วยพี{\displaystyle P}เส้นทางจีโอเดสิกที่เชื่อมระหว่างสองจุดในพี{\displaystyle P}คือเส้นทางที่สั้นที่สุดที่เชื่อมจุดสองจุดนั้นเข้าด้วยกัน โดยต้องอยู่ภายในขอบเขตที่กำหนดเท่านั้นพี{\displaystyle P}เซตย่อยเค{\displaystyle K}ของจุดภายในพี{\displaystyle P}กล่าวกันว่าเป็นรูปทรงนูนสัมพัทธ์รูปทรงนูนตามเส้นทางโค้งหรือพี{\displaystyle P}-นูนถ้าสำหรับทุกๆ สองจุดของเค{\displaystyle K}เส้นทางจีโอเดสิกที่เชื่อมระหว่างพวกเขาทั้งสองในพี{\displaystyle P}อยู่ภายในเค{\displaystyle K}จากนั้นจะเป็นขอบนูนสัมพัทธ์ของX{\displaystyle X}สามารถนิยามได้ว่าเป็นจุดตัดของเซตที่นูนสัมพัทธ์ทั้งหมดที่ประกอบด้วยX{\displaystyle X}[ 1 ]

ในทำนองเดียวกัน ขอบเขตความนูนสัมพัทธ์คือรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายที่มี เส้นรอบรูปน้อยที่สุด ในพี{\displaystyle P}ที่ล้อมรอบX{\displaystyle X}นี่คือสูตรดั้งเดิมของขอบเขตนูนสัมพัทธ์โดยSklansky, Chazin & Hansen (1972) [ 2 ] อย่างไรก็ตามคำจำกัดความนี้มีความซับซ้อนเนื่องจากจำเป็นต้องใช้รูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายที่อ่อนแอ (โดยทั่วไปคือรูปหลายเหลี่ยมที่ขอบเขตของรูปหลายเหลี่ยมสามารถสัมผัสหรือทับซ้อนกันได้ แต่ไม่สามารถตัดกันได้) แทนที่จะใช้รูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายเมื่อX{\displaystyle X}มันถูกตัดขาด และส่วนประกอบต่างๆ ไม่สามารถมองเห็นกันได้ทั้งหมด

กรณีพิเศษ

เซตจำกัดของจุด

Toussaint (1986)ได้นำเสนออัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างโครงร่างนูนสัมพัทธ์สำหรับเซตจุดจำกัดภายในรูป หลายเหลี่ยม แบบง่าย[ 3 ]ด้วยการปรับปรุงขอบเขตเวลาสำหรับสองรูทีนย่อย การค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสอบถามในรูปหลายเหลี่ยม[ 4 ]และการสร้างสามเหลี่ยมของรูปหลายเหลี่ยม[ 5 ]อัลกอริทึมนี้ใช้เวลาโอ(พี+nบันทึก(พี+n)){\displaystyle O(p+n\log(p+n))}บนอินพุตด้วยn{\displaystyle n}จุดในรูปหลายเหลี่ยมที่มีพี{\displaystyle p}จุดยอด[ 4 ]นอกจากนี้ยังสามารถบำรุงรักษาแบบไดนามิกได้ในเวลาย่อยเชิงเส้นต่อการอัปเดต[ 6 ]

ขอบเขตความนูนสัมพัทธ์ของเซตจุดจำกัดนั้นจะเป็นรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายอย่างอ่อน เสมอ แต่ในความเป็นจริงแล้วมันอาจไม่ใช่รูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายก็ได้ เพราะบางส่วนของมันอาจเชื่อมต่อกันด้วยส่วนของเส้นตรงหรือเส้นทางรูปหลายเหลี่ยม แทนที่จะเป็นบริเวณที่มีพื้นที่ไม่เป็นศูนย์

รูปหลายเหลี่ยมอย่างง่าย

สำหรับขอบนูนสัมพัทธ์ของรูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย สามารถใช้นิยามความนูนแบบอื่นที่เทียบเท่ากันได้ รูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายพี{\displaystyle P}ภายในรูปหลายเหลี่ยมธรรมดาอีกรูปหนึ่งคิว{\displaystyle Q}มีความนูนค่อนข้างมากหรือคิว{\displaystyle Q}-นูน ถ้าทุกส่วนของเส้นตรงที่บรรจุอยู่ภายในคิว{\displaystyle Q}ที่เชื่อมต่อจุดสองจุดพี{\displaystyle P}อยู่ภายในพี{\displaystyle P}. ขอบเขตความนูนสัมพัทธ์ของรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายพี{\displaystyle P}ภายในคิว{\displaystyle Q}สามารถนิยามได้ว่าเป็นจุดตัดของทั้งหมดคิว{\displaystyle Q}-รูปหลายเหลี่ยมนูนที่ประกอบด้วยพี{\displaystyle P}เนื่องจากมีขนาดเล็กที่สุดคิว{\displaystyle Q}- รูปหลายเหลี่ยมนูนที่ประกอบด้วยพี{\displaystyle P}หรือในรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายที่มีเส้นรอบรูปน้อยที่สุดที่บรรจุอยู่ภายในพี{\displaystyle P}และถูกจำกัดโดยคิว{\displaystyle Q}[ 1 ]

Klette (2010)ขยาย อัลกอริทึม เวลาเชิงเส้นสำหรับขอบนูนของรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายไปสู่ขอบนูนสัมพัทธ์ของรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายรูปหนึ่งภายในอีกรูปหนึ่ง อย่างไรก็ตาม อัลกอริทึมที่ขยายแล้วนี้ไม่ใช่เวลาเชิงเส้น ความซับซ้อนของเวลาขึ้นอยู่กับความลึกของการซ้อนของคุณลักษณะบางอย่างของรูปหลายเหลี่ยมรูปหนึ่งภายในอีกรูปหนึ่ง ในกรณีนี้ ขอบนูนสัมพัทธ์ก็คือรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายนั่นเอง[ 1 ]อัลกอริทึมเวลาเชิงเส้นทางเลือกที่อิงตามการวางแผนเส้นทางเป็นที่รู้จัก[ 7 ]

นิยามที่คล้ายกันนี้สามารถกำหนดให้กับขอบเขตความนูนสัมพัทธ์ของรูปหลายเหลี่ยมธรรมดาสองรูปที่แยกจากกันได้ ขอบเขตประเภทนี้สามารถใช้ในอัลกอริธึมสำหรับการทดสอบว่ารูปหลายเหลี่ยมทั้งสองสามารถแยกออกเป็นระนาบครึ่งที่ไม่ทับซ้อนกันได้หรือไม่โดยการเคลื่อนที่เชิงเส้นต่อเนื่อง[ 8 ]และในโครงสร้างข้อมูลสำหรับการตรวจจับการชนกันของรูปหลายเหลี่ยมที่เคลื่อนที่[ 9 ]

มิติที่สูงกว่า

นิยามของขอบเขตนูนสัมพัทธ์โดยอิงจากการปิดล้อมขั้นต่ำไม่ขยายไปถึงมิติที่สูงกว่า เนื่องจาก (แม้จะไม่ได้ถูกล้อมรอบด้วยรูปร่างภายนอก) พื้นที่ผิวปิดล้อมขั้นต่ำของเซตที่ไม่นูนโดยทั่วไปจะไม่นูน[ 7 ]อย่างไรก็ตาม สำหรับขอบเขตนูนสัมพัทธ์ของเซตที่เชื่อมต่อกันภายในเซตอื่น สามารถใช้นิยามที่คล้ายกับนิยามสำหรับรูปหลายเหลี่ยมแบบง่ายได้ ในกรณีนี้เซตที่นูนสัมพัทธ์สามารถกำหนดได้อีกครั้งว่าเป็นเซตย่อยของเซตภายนอกที่กำหนดซึ่งมีส่วนของเส้นตรงทั้งหมดในเซตภายนอกระหว่างจุดคู่ของมัน ขอบเขตนูนสัมพัทธ์สามารถกำหนดได้ว่าเป็นจุดตัดของเซตที่นูนสัมพัทธ์ทั้งหมดที่มีเซตภายใน[ 10 ]

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เปลือกนูนสัมพัทธ์

ใน เรขาคณิตแบบไม่ต่อเนื่อง และ เรขาคณิตเชิงคำนวณ ขอบเขต นูนสัมพัทธ์ หรือ ขอบเขตนูนเชิงจีโอเดสิก เป็นสิ่งที่เทียบเคียงได้กับ ขอบเขตนูน สำหรับจุดภายใน รูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย หรือ...

คำนิยาม

อนุญาต พี {\displaystyle P} ให้ เป็นรูปหลายเหลี่ยมอย่างง่ายหรือเส้นโค้งปิดอย่างง่ายที่สามารถหาความยาวได้ และให้ X {\displaystyle X} เป็นเซตใดๆ ที่ล้อมรอบด้วย พี {\displaystyle P} เส้นทาง จีโอเดสิกที่ เชื่อมระหว่างสองจุดใน พี {\displaystyle P}...

เซตจำกัดของจุด

Toussaint (1986) ได้นำเสนออัลกอริทึมที่มีประสิทธิภาพสำหรับการสร้างโครงร่างนูนสัมพัทธ์สำหรับเซตจุดจำกัดภายในรูป หลายเหลี่ยม แบบ ง่าย [ 3 ] ด้วยการปรับปรุงขอบเขตเวลาสำหรับสองรูทีนย่อย การค้นหาเส้นทางที่สั้นที่สุดระหว่างจุดสอบถามในรูปหลายเหลี่ยม [ 4 ] และการ...

รูปหลายเหลี่ยมอย่างง่าย

สำหรับขอบนูนสัมพัทธ์ของรูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย สามารถใช้นิยามความนูนแบบอื่นที่เทียบเท่ากันได้ รูปหลายเหลี่ยมแบบง่าย พี {\displaystyle P} ภายในรูปหลายเหลี่ยมธรรมดาอีกรูปหนึ่ง คิว {\displaystyle Q} มีความนูนค่อนข้างมากหรือ คิว {\displaystyle Q} -นูน...