当前课程知识点:计算几何 > 03. Triangulation > A. Art Gallery Problem > 03-A-01. Definition
好 实际上三角剖分
不仅是解决多边形很多问题的
一个基本的方法
而且在理论上
它首先也非常的有用
非常的有趣
我们这里就来看一个
非常有趣的一个例子
这个例子
也就是所谓的画廊问题
Art Gallery Problem
我们先来看一下
这个问题是怎么说的
我们都去过艺术画廊
艺术画廊从平面图来看
就可以抽象为是一个多边形
那么我们的艺术珍品
一般都会陈列在这个画廊中
那么现在来了
在我们川流不息的游客中
保不齐会有个别的窃贼
没错 窃贼
所以我们需要对这些艺术珍品
进行看护
怎么看护呢
白天可以通过人 保安
晚上呢
晚上我们不得不借用机器
机器的保安
那么最简单的形式
其实就是这种红色的点
所表示的那种摄像头
我们这里假设我们的摄像头是360°
都可以看到的
而且它们的视野范围
只要不受到墙壁的阻挡
是可以延伸到
任何足够远的距离
那么现在问题来了
对于任何的
这样一个给定的艺术画廊
我们最少需要用多少个摄像头
就足以将其中所有的艺术珍品
都看护起来
如果将这个问题
再进一步抽象的话
就是任意给定一个多边形P
如果我们要足以用一些点 哨兵
将它覆盖的话
那么这个点哨兵的集合X
它的基数最少能够达到多少
越少越优
这是我们所追求的目标
我们不妨就来看一下
这个具体的例子
我们首先可以假设
在这个位置放置一个哨兵
那么它所能覆盖的区域
自然也就是这部分
确认一下
我们会发现
尽管它看护了足够大的一个面积
但是毕竟还是有一部分遗漏掉了
怎么办
增加哨兵
我们在这个位置上
可以考虑再追加一个摄像头
两个摄像头
那么它所对应的看护的区域
就是这个
现在好了
在我们同时使用了
刚才这样两个摄像头之后
我们确实可以无一处遗漏的
将整个这个画廊都覆盖起来
那么我们用到了两个摄像头
按照原来这个问题最初的问法
这两个摄像头是不是有重复呢
或者等效的说
我们是不是可以
用更少的摄像头呢
敏锐的你肯定已经发现不行
因为你注意到
这里有两个角点
我们很容易验证
对于这两个角点来说
你是不可能通过同一个哨兵
同时将它们都看护起来
换句话说这个时候
我们不得不用至少两个摄像头
所以换句话说
对这个多边形来说
这已经是最优的解了
那么更一般的情况呢
-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