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KD树查询最近点算法实现

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KD树查询最近点算法实现

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参考资料
https://blog.csdn.net/qq_34107425/article/details/106321837 查询最近点
https://blog.csdn.net/qq_38019633/article/details/89555909 查询最近k个点

代码实现
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
using namespace std;


enum  dimension {
    X=0, Y=1
};

class P {
public:
    double first, second;
    int i;
};


bool cmp0(const P a,const  P b) {
    return a.first< b.first;
}

bool cmp1(const P a, const P b) {
    return a.second< b.second;
}

class KDNode {
public:
    dimension d; // 按哪一维划分
    P center; // 分割点
    int i;
    KDNode *left, *right;
};

const int N =200100;

KDNode nodePool[N];
int used = 0;

int getNode() {
    nodePool[used].left=NULL;
    nodePool[used].right=NULL;
    used++;
    return used-1;
}

P points[N];

// 获取方差
double getVariance(int l, int r, dimension D) {
    double average=0;
    for(int i=l;i<=r;++i) {
        if(D==X) average+=points[i].first;
        if(D==Y) average+=points[i].second;
    }

    average /= r-l+1;

    double variance=0;

    for(int i=l;i<=r;++i) {
        if(D==X) variance+=pow(points[i].first-average, 2);
        if(D==Y) variance+=pow(points[i].second-average, 2);
    }

    variance /= r-l+1;
    return variance;
}

int buildTree(int l, int r) {
    if(l>r)return -1;
    int root =  getNode();
    if (l == r) {
        nodePool[root].d=X;
        nodePool[root].center = points[l];
        nodePool[root].i = points[l].i;
        return root;
    }

    // 计算方差
    double varianceX = getVariance(l, r, X);
    double varianceY = getVariance(l, r, Y);

    if(varianceY>varianceX) {
        sort(points+l, points+r+1, cmp1);
        nodePool[root].d=Y;
    }
    else {
        sort(points+l, points+r+1, cmp0);
        nodePool[root].d=X;
    }

    int mid = (l+r)>>1;
    nodePool[root].center = points[mid];
    nodePool[root].i = points[mid].i;

    int left =  buildTree(l, mid-1);
    if(left>=0)nodePool[root].left = &nodePool[left];

    int right =  buildTree(mid+1, r);
    if(right>=0)nodePool[root].right = &nodePool[right];

    return root;
}

bool isToLeft(KDNode * root, P target) {
    if(root->d == X) return target.first < root->center.first;
    return target.second < root->center.second;
}


bool isCross(KDNode * root, P target, double r) {
    if(root->d == X) {
        return fabs(target.first - root->center.first)>r;
    }
    return fabs(target.second < root->center.second)>r;
}

double dis( P a, P b) {
    a.first-=b.first;
    a.second -= b.second;

    return sqrt(a.first*a.first + a.second*a.second);
}

void query(KDNode * root, P target, double &ans) {
    if(root==NULL)return;

    bool toLeft;
    // 查询某个分支
    if(root->left && isToLeft(root, target)) {
        query(root->left, target, ans);
        toLeft=true;
    } else if(root->right && !isToLeft(root, target)) {
        query(root->right, target, ans);
        toLeft=false;
    }

    // 是否查询另一边
    if(isCross(root, target, ans)) {
        if(toLeft && root->right) query(root->right, target, ans);
        if(!toLeft && root->left) query(root->left, target, ans);
    }

    // 计算自身
    if(root->i != target.i)ans = min(ans, dis(root->center, target));
}


void solve() {
    int n=0;
    while(scanf("%d", &n)!=EOF &&n) {
        used = 0;
        for(int i=0;i
            scanf("%lf%lf",&points[i].first, &points[i].second);
            points[i].i=i;
        }

        int root = buildTree(0, n-1);

        for(int i=0;i
            double m = dis(points[i], points[1]);
            if(i)m = dis(points[i], points[0]);
            query(&nodePool[root], points[i], m);

            printf("%.2lfn", m/2);
        }

    }
}



int main() {
    solve();

    return 0;
}


本人码农,希望通过自己的分享,让大家更容易学懂计算机知识。

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