当前课程知识点:计算几何 > 01. Convex Hull > G. Graham Scan: Algorithm > 01-G-01. Preprocessing
好 接下来我们就来看一下
在刚才的下界的意义上讲
一个最优的算法
Graham Scan
这个算法可以保证时间复杂度
即便在最坏的情况下
也不超过O(nlogn)
在此,我们此前所介绍的算法
大致的介绍思路
都是先介绍构思
再介绍原理 最后给出实现
在这里我们不妨做一个尝试
倒过来
也就是说我们首先来看一看
这个算法是怎么执行的
回过头来再来体味
为什么它要这么设计
我们来看一下
Graham Scan首先要做的一件事情
是一个预处理 一个排序
那么这个presorting
其实就是要找到某一个特定的点
并且将其余的所有的点
按照这个点所对应的极坐标
按极角来做一个排序
那么具体地
这样第一个点应该找谁呢
其实任何一个极点
理论上讲都是可以的
同样为了简化算法的解释和实现
我们不妨依然采用
我们前边所讲过的
那个lowest-then-leftmost point
比如对这个例子来说
我们就标号为1的1号点
接下来会有
与它成角度最小的那个
也就是2号点
我们这里也不妨再做一个假设
就像我们此前所做过的那样
我们不妨假设1号和2号点
就是在同一个高度上的
这样的一个左边和右边的一个点
当然还有一个非退化的假设
也就是说在这条线上
包括以及其它的地方
都没有三点共线的情况
好 如果的确能完成
这样的一个排序
我们确实就可以按照这种排序
也就是关于(1, 2)这条极轴的夹角
从小到大命名为3 4 5 6 7 8
诸如此类
那么好消息是
Graham Scan之所以闻名
就是因为它不仅思路上
算法结构上非常地清晰简明
而且它采用的数据结构
也简单的不能再简单了
确切地来讲它只需要两个栈
我们一个称之为T
一个称之为S
为了理解方便
我建议你不妨就把它想象成
我画的这种形式
也就是有一个T栈
开口是向下
同时与之相对的
是一个开口向上的S栈
那么在初始化的时候
我们要做的事情
就是把新发现的
这样两个起始点依次的推到
并且初始化为这个S中
其它的n - 2个点呢
从第三个点开始
一直到最后那个点
我们也依次的自顶到底
排列存入T这个栈中
这就是我们所谓的presorting
所做的事情
我们要求达到这样的一个效果
这也是我们后边
进一步做工作的一个基础
说服一下自己
这里的排序
同样是可以按照以前的排序算法
一样来完成的
其实你可以套用
此前你所熟知
或者惯用的任何一种排序的算法
虽然这里排序的对象变成了点
排序的依据变成了角度
但是实际上本质来说
你的代码几乎不用修改
唯一修改的
就是要使得元素变成点
然后更重要的
要把比较器转化为To-Left test
仅此而已
-Before we start
--html
-Evaluation
--html
-Online Judge
--html
-Lecture notes
--html
-Discussion
--html
-A. History of This Course
--00-A. History of This Course
-B. What's Computational Geometry
--00-B. What's Computational Geometry
-B. What's Computational Geometry--作业
-C. How to Learn CG Better
--00-C. How to Learn CG Better
-C. How to Learn CG Better--作业
-D. Why English
-A. Convexity
-A. Convexity--作业
-B. Extreme Points
-B. Extreme Points--作业
-C. Extreme Edges
-C. Extreme Edges--作业
-D. Incremental Construction
--01-D-01. Decrease and Conquer
--01-D-02. In-Convex-Polygon Test
--01-D-03. Why Not Binary Search
-D. Incremental Construction--作业
-E. Jarvis March
--01-E-06. Lowest-Then-Leftmost
-E. Jarvis March--作业
-F. Lower Bound
--01-F-02. CAO Chong's Methodology
-F. Lower Bound--作业
-G. Graham Scan: Algorithm
-G. Graham Scan: Algorithm--作业
-H. Graham Scan: Example
-H. Graham Scan: Example--作业
-I. Graham Scan: Correctness
-I. Graham Scan: Correctness--作业
-J. Graham Scan: Analysis
-J. Graham Scan: Analysis--作业
-K. Divide-And-Conquer (1)
-K. Divide-And-Conquer (1)--作业
-L. Divide-And-Conquer (2)
--01-L-03. Topmost + Bottommost ?
--01-L-07. More Considerations
-L. Divide-And-Conquer (2)--作业
-M. Wrap-Up
-0. Introduction
-0. Introduction--作业
-A. Preliminary
-A. Preliminary--作业
-B. Interval Intersection Detection
-B. Interval Intersection Detection--作业
-C. Segment Intersection Reporting
-C. Segment Intersection Reporting--作业
-D. BO Algorithm: Strategy
--02-D-01. Proximity & Separability
--02-D-02. Comparability & Ordering
-D. BO Algorithm: Strategy--作业
-E. BO Algorithm: Implementation
--02-E-03. Events & Operations
-E. BO Algorithm: Implementation--作业
-F. BO Algorithm: Analysis
--02-F-04. Complexity of Event Queue
--02-F-05. Complexity of Status Structure
-F. BO Algorithm: Analysis--作业
-G. Convex Polygon Intersection Detection
--02-G-01. Problem Specification
--02-G-02. Monotone Partitioning
--02-G-04. Decrease-And-Conquer
-G. Convex Polygon Intersection Detection--作业
-H. Edge Chasing
--02-H-01. Eliminating Sickles
-H. Edge Chasing--作业
-I. Plane Sweeping
-I. Plane Sweeping--作业
-J. Halfplane Intersection Construction
-J. Halfplane Intersection Construction--作业
-0. Methodology
-0. Methodology--作业
-A. Art Gallery Problem
--03-A-02. Lower & Upper Bounds
--03-A-04. Approximation & Classification
-A. Art Gallery Problem--作业
-B. Art Gallery Theorem
--03-B-01. Necessity of floor(n/3)
--03-B-02. Sufficiency by Fan Decomposition
-B. Art Gallery Theorem--作业
-C. Fisk's Proof
--03-C-04. Pigeon-Hole Principle
-C. Fisk's Proof--作业
-D. Orthogonal Polygons
--03-D-01. Necessity of floor(n/4)
--03-D-02. Sufficiency by Convex Quadrilateralization
-D. Orthogonal Polygons--作业
-E. Triangulation
-E. Triangulation--作业
-F. Triangulating Monotone Polygons
--03-F-02. Monotonicity Testing
--03-F-04. Stack-Chain Consistency
-F. Triangulating Monotone Polygons--作业
-G. Monotone Decomposition
-G. Monotone Decomposition--作业
-I. Tetrahedralization
--03-I-01. Polyhedron Decomposition
--03-I-02. Schonhardt's Polyhedron
-I. Tetrahedralization--作业
-A. Introduction
--04-A-02. Dining Halls on Campus
--04-A-03. More Analogies & Applications
-A. Introduction--作业
-B. Terminologies
--04-B-02. Intersecting Halfspaces
--04-B-04. Planar Voronoi Diagram
-B. Terminologies--作业
-C. Properties
--04-C-03. Nearest = Concyclic
--04-C-04. Number of Nearest Sites = Degree
-C. Properties--作业
-D. Complexity
-D. Complexity--作业
-E. Representation
-E. Representation--作业
-F. DCEL
-F. DCEL--作业
-G. Hardness
--04-G-03. Voronoi Diagram In General Position
-G. Hardness--作业
-H. Sorted Sets
--04-H-01. Convex Hull Made Easier
--04-H-02. Convex Hull As A Combinatorial Structure
--04-H-03. Voronoi Diagram As A Geometric Structure
-H. Sorted Sets--作业
-I. VD_sorted
--04-I-06. Sorting Not Made Easier
-I. VD_sorted--作业
-J. Naive Construction
-J. Naive Construction--作业
-K. Incremental Construction
-K. Incremental Construction--作业
-L. Divide-And-Conquer
--04-L-09. Intersecting with Cells
-L. Divide-And-Conquer--作业
-M. Plane-Sweep
--04-M-09. Circle Event: What, When & Where
-M. Plane-Sweep--作业
-A. Point Set Triangulation
-A. Point Set Triangulation--作业
-B. Delaunay Triangulation
-B. Delaunay Triangulation--作业
-C. Properties
-C. Properties--作业
-D. Proximity Graph
--05-D-02. Relative Neighborhood Graph
-D. Proximity Graph--作业
-E. Euclidean Minimum Spanning Tree
-E. Euclidean Minimum Spanning Tree--作业
-F. Euclidean Traveling Salesman Problem
-G. Minimum Weighted Triangulation
-G. Minimum Weighted Triangulation--作业
-H. Construction
--05-H-03. Maximizing The Minimum Angle
--05-H-04. Evolution By Edge Flipping
-H. Construction--作业
-I. RIC With Example
-I. RIC With Example--作业
-J. Randomized Incremental Construction
--05-J-01. Recursive Implementation
--05-J-02. Iterative Implementation
-J. Randomized Incremental Construction--作业
-K. RIC Analysis
--05-K-04. Types Of Edge Change
--05-K-05. Number Of Edge Changes
--05-K-07. Number Of Rebucketings
--05-K-08. Probability For Rebucketing
--05-K-10. Further Consideration
-0. Online/Offline Algorithms
--06-0. Online/Offline Algorithms
-0. Online/Offline Algorithms--作业
-A. Introduction
--06-A-03. Assumptions For Clarity
--06-A-05. Performance Measurements
-A. Introduction--作业
-B. Slab Method
--06-B-02. Ordering Trapezoids
-B. Slab Method--作业
-C. Persistence
--06-C-01. Ephemeral Structure
--06-C-02. Persistent Structure
-C. Persistence--作业
-D. Path Copying
--06-D-03. Storage Optimization
-D. Path Copying--作业
-E. Node Copying
-E. Node Copying--作业
-F. Limited Node Copying
-G. Kirkpatrick Structure
--06-G-01. Optimal And Simpler
--06-G-06. The More The Better
--06-G-07. The Fewer The Better
--06-G-09. Existence Of Independent Subset
--06-G-10. Construction Of Independent Subset
-G. Kirkpatrick Structure--作业
-H. Trapezoidal Map
--06-H-03. Properties & Complexity
--06-H-04. Search Structure: Example
--06-H-05. Search Structure: Nodes
--06-H-06. Search Structure: Performance
-H. Trapezoidal Map--作业
-I. Constructing Trapezoidal Map
--06-I-04. Case 1: Two Endpoints
--06-I-05. Case 2: One Endpoint
--06-I-06. Case 3: No Endpoints
-J. Performance Of Trapezoidal Map
--06-J-03. Number Of Ray Trimmed
--06-J-04. Number Of Trapezoidals Created (1)
--06-J-05. Number Of Trapezoidals Created (2)
--06-J-06. Time For Point Location
--06-J-07. Size Of Search Structure
--06-J-08. Fixed Query Point + Randomly Created Maps
--06-J-10. Probability Of Enclosing Trapezoid Changed
-A. Range Query
--07-A-01. 1-Dimensional Range Query
-A. Range Query--作业
-B. BBST
--07-B-02. Lowest Common Ancestor
-B. BBST--作业
-C. kd-Tree: Structure
-C. kd-Tree: Structure--作业
-D. kd-Tree: Algorithm
-D. kd-Tree: Algorithm--作业
-E. kd-Tree: Performance
--07-E-01. Preprocessing Time + Storage
-E. kd-Tree: Performance--作业
-F. Range Tree: Structure
--07-F-03. x-Query * y-Queries
-F. Range Tree: Structure--作业
-G. Range Tree: Query
-G. Range Tree: Query--作业
-H. Range Tree: Performance
-H. Range Tree: Performance--作业
-I. Range Tree: Optimization
--07-I-04. Fractional Cascading
-A. Orthogonal Windowing Query
-A. Orthogonal Windowing Query--作业
-B. Stabbing Query
-C. Interval Tree: Construction
-C. Interval Tree: Construction--作业
-D. Interval Tree: Query
-D. Interval Tree: Query--作业
-E. Stabbing With A Segment
--08-E-03. Query Algorithm (1)
--08-E-04. Query Algorithm (2)
-F. Grounded Range Query
--08-F-03. 1D-GRQ Using Range Tree
--08-F-04. 1D-GRQ By Linear Scan
-G. 1D-GRQ Using Heap
-G. 1D-GRQ Using Heap--作业
-H. Priority Search Tree
--08-H-03. Sibling Partitioning
-H. Priority Search Tree--作业
-I. 2D-GRQ Using PST
-I. 2D-GRQ Using PST--作业
-J. Segment Tree
--08-J-01. General Windowing Query
--08-J-02. Elementary Interval
--08-J-06. Solving Stabbing Query
--08-J-11. Constructing A Segment Tree
--08-J-12. Inserting A Segment (1)
--08-J-13. Inserting A Segment (2)
--08-J-14. Inserting A Segment (3)
-K. Vertical Segment Stabbing Query