« poprzedni punkt    następny punkt »



Streszczenie wykładu 13

Geometria obliczeniowa jest działem informatyki, który zajmuje się poszukiwaniem i badaniem algorytmów służących  do rozwiązywania problemów geometrycznych. Geometria obliczeniowa znajduje zastosowania między innymi w grafice komputerowej,  robotyce i statystyce.
W tym wykładzie oprócz kilku  metod badania  wzajemnego położenia obiektów geometrycznych, przedstawimy problem otoczki wypukłej, który jest najważniejszym problemem geometrii obliczeniowej. Otoczka wypukła jest najmniejszym wielokątem wypukłym ograniczającym dany zbiór punktów. W wykładzie przedstawimy trzy algorytmy rozwiązywania problemu otoczki. Pierwszy algorytm, tzw. algorytm trójkątów, wyznacza zbiór punktów należących do otoczki wypukłej, z kosztem O(n4), gdzie n jest liczbą danych punktów. Drugi z algorytmów, to algorytm Grahama, który nie tylko znajduje punkty otoczki, ale też podaje kolejność ich występowania na obwodzie otoczki. Koszt tego algorytmu jest istotnie lepszy O(n lg n). Ostatnie z rozważanych rozwiązań problemu otoczki, to algorytm Jarvisa. Tu koszt konstrukcji otoczki istotnie zależy od wyniku, a dokładniej od liczby punktów otoczki wypukłej i wynosi O(kn), gdzie n jest liczbą rozważanych punktów zbioru, a k liczbą wierzchołków otoczki wypukłej. Jeśli z góry  znamy liczbę wierzchołków konstruowanej otoczki i jest ona niezależna od liczby rozważanych punktów, to koszt algorytmu Jarvisa jest liniowy. W przypadku pesymistycznym,  np. wtedy, gdy wszystkie punkty leżą na obwodzie koła, koszt algorytmu Jarvisa jest kwadratowy.
Warto zauważyć, że problem otoczki wypukłej jest jednym z pierwszych problemów geometrycznych, dla których znaleziono nietrywialne dolne oszacowanie złożoności W(n lg n). Algorytm Grahama jest więc optymalnym rozwiązaniem tego zadania.






« poprzedni punkt    następny punkt »