07-A-02. Brute-force慕课视频播放-计算几何-MOOC慕课视频教程-柠檬大学

为了便于

我们接下来的分析和讲解

我们不妨先来做一些简化

首先

我们假设我们的问题区间

都是由一对整数

x_1 x_2来描述的

而且我们这里也约定

每一个区间

按照这里的左括号

圆括号和右边的方括号暗示的

都是左开右闭

这么样一个区间

面对这样的一种形式的问题

映入你脑海的

应该首先是这样一个直觉的算法

难道不是

我们来看一下

既然我们的整个的输入的点集

是由一个一个的点构成的

那么我不妨就取出其中的每一点

逐次的取出

然后来做一个测试

我们知道

如果你这个给定的区间

是固定的话

那么任何一个点

是还不是落在其中

是可以很方便的就判断

两次比较

O(1)的时间就足以

所以你可能会很兴奋得说

我们已经找到了一个算法

这个算法异常的简单

从代码来看

也许不超过五行

那么它的性能

你也会说这性能还不错

因为既然每一个只需要常数的时间

无非总共是n个点

所以你说我马上就得到了一个

O(n)时间的算法

而且从某种意义上讲

你的这个算法还是最优的

因为你可以这么来替自己辩护

你说从最坏的情况来看

有可能这个区间

比如说它足够的宽

以至于本身就会将所有的点

或者至少几乎是所有的点

涵盖在其中

那这说明什么

说明在这种情况下

即使你要报告出

这么多个点

你也必须花费O(n)的时间

所以从这个意义上讲

你的算法似乎是最优的

但是不要忘了

在我们这里

所面临的问题的形式

是所谓的在线的问题

你可以注意到

每一次如果是孤立的来看

这样一个查询

固然O(n)是最好的了

但是我们这里可以反复的

就像刚才说的那样

大量的随机的来做这样的查询

而所有这些查询

虽然表面看形式不一样

但它的大量的信息

其实是一样的

也就是我们那个输入的点集

是固定的

所以在这样的意义下

尽管你孤立的来看待每一次查询

你的算法都是最优的

但是总体来看

却是非常低效的

为了更好的来考察

这类算法的性能

我们往往会忽略掉

对所有那些点

来做枚举或者报告

所需要的那部分时间

而把关注力

把比较不同算法之间性能差异的

重要的指标

放在查找方面

也就是说

在你成批的报告这些点之前

你所消耗的时间

为什么这么说

因为前者也就是报告的那部分时间

实际上是注定的

无论你有多聪明

无论你的算法设计的多么轻巧

都是必须花费那么多的时间

而不同算法的优劣

当然也包括算法设计者的水平的高低

其实确实更多的应该体现在

做searching方面

另一个

可以来说明这个问题的理由就是

我们前面刚才讲过

其实这类问题还有一个简化的版本

就是我并不需要你做报告

而只需要你来给出

整个命中点的总数

也就是我们前面讲过的

counting那个版本

在那个版本中

前者也就是枚举的那部分时间

实际上根本就是不需要的

那个时候才会

真正的来在查找的性能方面

来进行真正的较量

计算几何课程列表：

00. Introduction

-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

--00-D. Why English

01. Convex Hull

-A. Convexity

--01-A-01. Why Convex Hull

--01-A-02. Nails In The Table

--01-A-03. Paint Blending

--01-A-04. Color Space

--01-A-05. Convex Hull

-A. Convexity--作业

-B. Extreme Points

--01-B-01. Extremity

--01-B-02. Strategy

--01-B-03. In-Triangle Test

--01-B-04. To-Left Test

--01-B-05. Determinant

-B. Extreme Points--作业

-C. Extreme Edges

--01-C-01. Definition

--01-C-02. Algorithm

--01-C-03. Demonstration

-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

--01-D-04. Support-Lines

--01-D-05. Pattern Of Turns

--01-D-06. Exterior/Interior

-D. Incremental Construction--作业

-E. Jarvis March

--01-E-01. Selectionsort

--01-E-02. Strategy

--01-E-03. Coherence

--01-E-04. To-Left Test

--01-E-05. Degeneracy

--01-E-06. Lowest-Then-Leftmost

--01-E-07. Implementation

--01-E-08. Output Sensitivity

-E. Jarvis March--作业

-F. Lower Bound

--01-F-01. Reduction

--01-F-02. CAO Chong's Methodology

--01-F-03. Transitivity

--01-F-04. Reduction: Input

--01-F-05. Reduction: Output

--01-F-06. Sorting ≤_N 2d-CH

-F. Lower Bound--作业

-G. Graham Scan: Algorithm

--01-G-01. Preprocessing

--01-G-02. Scan

--01-G-03. Simplest Cases

-G. Graham Scan: Algorithm--作业

-H. Graham Scan: Example

--01-H-01. Example (1/2)

--01-H-02. Example (2/2)

-H. Graham Scan: Example--作业

-I. Graham Scan: Correctness

--01-I-01. Left Turn

--01-I-02. Right Turn

--01-I-03. Presorting

-I. Graham Scan: Correctness--作业

-J. Graham Scan: Analysis

--01-J-01. Ω(n) Backtracks

--01-J-02. Planarity

--01-J-03. Amortization

--01-J-04. Simplification

-J. Graham Scan: Analysis--作业

-K. Divide-And-Conquer (1)

--01-K-01. Merge

--01-K-02. Common Kernel

--01-K-03. Interior

--01-K-04. Exterior

-K. Divide-And-Conquer (1)--作业

-L. Divide-And-Conquer (2)

--01-L-01. Preprocessing

--01-L-02. Common Tangents

--01-L-03. Topmost + Bottommost ?

--01-L-04. Stitch

--01-L-05. Zig-Zag

--01-L-06. Time Cost

--01-L-07. More Considerations

-L. Divide-And-Conquer (2)--作业

-M. Wrap-Up

--01-M. Wrap-Up

02. Geometric Intersection

-0. Introduction

--02-0. Introduction

-0. Introduction--作业

-A. Preliminary

-A. Preliminary--作业

-B. Interval Intersection Detection

--02-B-01. Algorithm

--02-B-02. Lower Bound

-B. Interval Intersection Detection--作业

-C. Segment Intersection Reporting

--02-C-01. Brute-force

--02-C-02. Hardness

-C. Segment Intersection Reporting--作业

-D. BO Algorithm: Strategy

--02-D-01. Proximity & Separability

--02-D-02. Comparability & Ordering

--02-D-03. Data Structures

--02-D-04. Possible Cases

-D. BO Algorithm: Strategy--作业

-E. BO Algorithm: Implementation

--02-E-01. Degeneracy

--02-E-02. Event Queue

--02-E-03. Events & Operations

--02-E-04. Sweepline Status

-E. BO Algorithm: Implementation--作业

-F. BO Algorithm: Analysis

--02-F-01. Correctness

--02-F-02. Example

--02-F-03. Retesting

--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-03. Criterion

--02-G-04. Decrease-And-Conquer

--02-G-05. Example Cases

--02-G-06. Complexity

-G. Convex Polygon Intersection Detection--作业

-H. Edge Chasing

--02-H-01. Eliminating Sickles

--02-H-02. Example

--02-H-03. Analysis

-H. Edge Chasing--作业

-I. Plane Sweeping

--02-I. Plane Sweeping

-I. Plane Sweeping--作业

-J. Halfplane Intersection Construction

--02-J-01. The Problem

--02-J-02. Lower Bound

--02-J-03. Divide-And-Conquer

-J. Halfplane Intersection Construction--作业

03. Triangulation

-0. Methodology

--03-0. Methodology

-0. Methodology--作业

-A. Art Gallery Problem

--03-A-01. Definition

--03-A-02. Lower & Upper Bounds

--03-A-03. Hardness

--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-01. Triangulation

--03-C-02. 3-Coloring

--03-C-03. Domination

--03-C-04. Pigeon-Hole Principle

--03-C-05. Generalization

-C. Fisk's Proof--作业

-D. Orthogonal Polygons

--03-D-01. Necessity of floor(n/4)

--03-D-02. Sufficiency by Convex Quadrilateralization

--03-D-03. Generalization

-D. Orthogonal Polygons--作业

-E. Triangulation

--03-E-01. Existence

--03-E-02. Ear & Mouth

--03-E-03. Two-Ear Theorem

--03-E-04. Well-Order

--03-E-05. Ear Candidate

--03-E-06. Induction

--03-E-07. Well-Order (Again)

--03-E-08. Properties

-E. Triangulation--作业

-F. Triangulating Monotone Polygons

--03-F-01. Monotone Polygon

--03-F-02. Monotonicity Testing

--03-F-03. Strategy

--03-F-04. Stack-Chain Consistency

--03-F-05. Same Side + Reflex

--03-F-06. Same Side + Convex

--03-F-07. Opposite Side

--03-F-08. Example

--03-F-09. Analysis

-F. Triangulating Monotone Polygons--作业

-G. Monotone Decomposition

--03-G-01. Cusps

--03-G-02. Helper

--03-G-03. Helper Candidate

--03-G-04. Sweep-Line Status

--03-G-05. Possible Cases

--03-G-06. Example

--03-G-07. Analysis

-G. Monotone Decomposition--作业

-I. Tetrahedralization

--03-I-01. Polyhedron Decomposition

--03-I-02. Schonhardt's Polyhedron

--03-I-03. Seidel's Polygon

-I. Tetrahedralization--作业

04. Voronoi Diagram

-A. Introduction

--04-A-01. A First Glance

--04-A-02. Dining Halls on Campus

--04-A-03. More Analogies & Applications

--04-A-04. Voronoi

-A. Introduction--作业

-B. Terminologies

--04-B-01. Site & Cell

--04-B-02. Intersecting Halfspaces

--04-B-03. Voronoi Diagram

--04-B-04. Planar Voronoi Diagram

-B. Terminologies--作业

-C. Properties

--04-C-01. Non-Empty Cells

--04-C-02. Empty Disks

--04-C-03. Nearest = Concyclic

--04-C-04. Number of Nearest Sites = Degree

--04-C-05. Split & Merge

-C. Properties--作业

-D. Complexity

--04-D-01. Linearity

--04-D-02. Proof

-D. Complexity--作业

-E. Representation

--04-E-01. Subdivision

--04-E-02. Fary's Theorem

--04-E-03. Representing VD

-E. Representation--作业

-F. DCEL

--04-F-01. Twin Edges

--04-F-02. Half-Edge

--04-F-03. Vertex & Face

--04-F-04. Traversal

--04-F-05. True Or False

--04-F-06. Application

-F. DCEL--作业

-G. Hardness

--04-G-01. 1D Voronoi Diagram

--04-G-02. 2D Voronoi Diagram

--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-01. ε-Closeness

--04-I-02. Lifting

--04-I-03. Projection

--04-I-04. Case A

--04-I-05. Case B

--04-I-06. Sorting Not Made Easier

-I. VD_sorted--作业

-J. Naive Construction

--J. Naive Construction

-J. Naive Construction--作业

-K. Incremental Construction

--04-K-01. Royal Garden

--04-K-02. Disjoint Union

--04-K-03. Complexity

-K. Incremental Construction--作业

-L. Divide-And-Conquer

--04-L-01. Strategy

--04-L-02. Solving Overlaps

--04-L-03. Contour

--04-L-04. Bisectors

--04-L-05. Y-Monotonicity

--04-L-06. Common Tangents

--04-L-07. Contour Length

--04-L-08. Clip & Stitch

--04-L-09. Intersecting with Cells

--04-L-10. Convexity

--04-L-11. Avoiding Rescans

-L. Divide-And-Conquer--作业

-M. Plane-Sweep

--04-M-01. A First Glance

--04-M-02. Backtracking

--04-M-03. Fortune's Trick

--04-M-04. Frozen Region

--04-M-05. Beach Line

--04-M-06. Lower Envelope

--04-M-07. Break Points

--04-M-08. Events

--04-M-09. Circle Event: What, When & Where

--04-M-10. Circle Event: Why

--04-M-11. Circle Event: How

--04-M-12. Site Event: What

--04-M-13. Site Event: How

-M. Plane-Sweep--作业

05. Delaunay Triangulation

-A. Point Set Triangulation

--05-A-01. Definition

--05-A-02. Edge Flipping

--05-A-03. Upper Bound

--05-A-04. Lower Bound

-A. Point Set Triangulation--作业

-B. Delaunay Triangulation

--05-B-01. Dual Graph

--05-B-02. Triangulation

--05-B-03. Hardness

--05-B-04. History

-B. Delaunay Triangulation--作业

-C. Properties

--05-C-01. Empty Circumcircle

--05-C-02. Empty Circle

--05-C-03. Nearest Neighbor

--05-C-04. Complexity

-C. Properties--作业

-D. Proximity Graph

--05-D-01. Gabriel Graph

--05-D-02. Relative Neighborhood Graph

--05-D-03. Lower Bounds

-D. Proximity Graph--作业

-E. Euclidean Minimum Spanning Tree

--05-E-01. Definition

--05-E-02. Construction

--05-E-03. Subgraph of RNG

--05-E-04. Example

-E. Euclidean Minimum Spanning Tree--作业

-F. Euclidean Traveling Salesman Problem

--05-F-01. Definition

--05-F-02. NP-Hardness

--05-F-03. Approximation

-G. Minimum Weighted Triangulation

--05-G-01. Definition

--05-G-02. Counter-Example

--05-G-03. Hardness

-G. Minimum Weighted Triangulation--作业

-H. Construction

--05-H-01. Subtended Arc

--05-H-02. Angle Vector

--05-H-03. Maximizing The Minimum Angle

--05-H-04. Evolution By Edge Flipping

--05-H-05. Strategies

-H. Construction--作业

-I. RIC With Example

--05-I-01. Idea

--05-I-02. Point Location

--05-I-03. In-Circle Test

--05-I-04. Edge Flipping

--05-I-05. Frontier

--05-I-06. Convergence

-I. RIC With Example--作业

-J. Randomized Incremental Construction

--05-J-01. Recursive Implementation

--05-J-02. Iterative Implementation

--05-J-03. In-Circle Test

--05-J-04. Point Location

-J. Randomized Incremental Construction--作业

-K. RIC Analysis

--05-K-01. Time Cost

--05-K-02. Backward Analysis

--05-K-03. Preconditions

--05-K-04. Types Of Edge Change

--05-K-05. Number Of Edge Changes

--05-K-06. Average Degree

--05-K-07. Number Of Rebucketings

--05-K-08. Probability For Rebucketing

--05-K-09. Expectation

--05-K-10. Further Consideration

06. Point Location

-0. Online/Offline Algorithms

--06-0. Online/Offline Algorithms

-0. Online/Offline Algorithms--作业

-A. Introduction

--06-A-01. Where Am I

--06-A-02. Point Location

--06-A-03. Assumptions For Clarity

--06-A-04. Input Size

--06-A-05. Performance Measurements

--06-A-06. A Global View

-A. Introduction--作业

-B. Slab Method

--06-B-01. Slab Decomposition

--06-B-02. Ordering Trapezoids

--06-B-03. Tree of Trees

--06-B-04. Example

--06-B-05. Query Time

--06-B-06. Preprocessing Time

--06-B-07. Storage Cost

--06-B-08. Worst Case

-B. Slab Method--作业

-C. Persistence

--06-C-01. Ephemeral Structure

--06-C-02. Persistent Structure

--06-C-03. Persistent Slabs

-C. Persistence--作业

-D. Path Copying

--06-D-01. Strategy

--06-D-02. X-Search

--06-D-03. Storage Optimization

-D. Path Copying--作业

-E. Node Copying

--06-E-01. O(1) Rotation

--06-E-02. Strategy

--06-E-03. Why Red-Black

--06-E-04. Linear Space

--06-E-05. Time Penalty

-E. Node Copying--作业

-F. Limited Node Copying

--06-F-01. Idea

--06-F-02. Split

--06-F-03. Complexity

--06-F-04. Recoloring

-G. Kirkpatrick Structure

--06-G-01. Optimal And Simpler

--06-G-02. Triangulation

--06-G-03. Example

--06-G-04. Hierarchy

--06-G-05. Independent Subset

--06-G-06. The More The Better

--06-G-07. The Fewer The Better

--06-G-08. Degree

--06-G-09. Existence Of Independent Subset

--06-G-10. Construction Of Independent Subset

--06-G-11. DAG

-G. Kirkpatrick Structure--作业

-H. Trapezoidal Map

--06-H-01. Ray Shooting

--06-H-02. Decomposition

--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-01. Initialization

--06-I-02. Iteration

--06-I-03. Challenges

--06-I-04. Case 1: Two Endpoints

--06-I-05. Case 2: One Endpoint

--06-I-06. Case 3: No Endpoints

--06-I-07. Example

-J. Performance Of Trapezoidal Map

--06-J-01. Randomization

--06-J-02. Expectation

--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-09. Each Single Step

--06-J-10. Probability Of Enclosing Trapezoid Changed

--06-J-11. Query Time

07. Geometric Range Search

-A. Range Query

--07-A-01. 1-Dimensional Range Query

--07-A-02. Brute-force

--07-A-03. Binary Search

--07-A-04. Output Sensitivity

--07-A-05. Planar Range Query

-A. Range Query--作业

-B. BBST

--07-B-01. Structure

--07-B-02. Lowest Common Ancestor

--07-B-03. Query Algorithm

--07-B-04. Complexity (1)

--07-B-05. Complexity (2)

-B. BBST--作业

-C. kd-Tree: Structure

--07-C-01. 2d-Tree

--07-C-02. Example

--07-C-03. Construction

--07-C-04. Example

--07-C-05. Canonical Subsets

-C. kd-Tree: Structure--作业

-D. kd-Tree: Algorithm

--07-D-01. Query

--07-D-02. Example

--07-D-03. Optimization

-D. kd-Tree: Algorithm--作业

-E. kd-Tree: Performance

--07-E-01. Preprocessing Time + Storage

--07-E-02. Query Time

--07-E-03. Beyond 2D

-E. kd-Tree: Performance--作业

-F. Range Tree: Structure

--07-F-01. x-Query + y-Query

--07-F-02. Worst Case

--07-F-03. x-Query * y-Queries

-F. Range Tree: Structure--作业

-G. Range Tree: Query

--07-G-01. Painters' Strategy

--07-G-02. X-Tree

--07-G-03. Y-Trees

--07-G-04. Algorithm

-G. Range Tree: Query--作业

-H. Range Tree: Performance

--07-H-01. Storage

--07-H-02. Preprocessing Time

--07-H-03. Query Time

--07-H-04. Beyond 2D

-H. Range Tree: Performance--作业

-I. Range Tree: Optimization

--07-I-01. Y-Lists

--07-I-02. Coherence

--07-I-03. Idea

--07-I-04. Fractional Cascading

--07-I-05. Complexity

08. Windowing Query

-A. Orthogonal Windowing Query

--08-A-01. Definition

--08-A-02. Classification

-A. Orthogonal Windowing Query--作业

-B. Stabbing Query

--08-B-01. 1D Windowing Query

--08-B-02. Stabbing Query

-C. Interval Tree: Construction

--08-C-01. Median

--08-C-02. Partitioning

--08-C-03. Balance

--08-C-04. Associative Lists

--08-C-05. Complexity

-C. Interval Tree: Construction--作业

-D. Interval Tree: Query

--08-D-01. Algorithm (1)

--08-D-02. Algorithm (2)

--08-D-03. Complexity

-D. Interval Tree: Query--作业

-E. Stabbing With A Segment

--08-E-01. Definition

--08-E-02. Interval Tree

--08-E-03. Query Algorithm (1)

--08-E-04. Query Algorithm (2)

--08-E-05. Overview

--08-E-06. Complexity

-F. Grounded Range Query

--08-F-01. O(n) Space

--08-F-02. 2D-GRQ

--08-F-03. 1D-GRQ Using Range Tree

--08-F-04. 1D-GRQ By Linear Scan

-G. 1D-GRQ Using Heap

--08-G-01. Heap

--08-G-02. Query

--08-G-03. Example

--08-G-04. Complexity

-G. 1D-GRQ Using Heap--作业

-H. Priority Search Tree

--08-H-01. PST = Heap + BBST

--08-H-02. Order Property

--08-H-03. Sibling Partitioning

--08-H-04. Construction

-H. Priority Search Tree--作业

-I. 2D-GRQ Using PST

--08-I-01. Algorithm (1/2)

--08-I-02. Algorithm (2/2)

--08-I-03. Example (1/3)

--08-I-04. Example (2/3)

--08-I-05. Example (3/3)

--08-I-06. Query Time (1/3)

--08-I-07. Query Time (2/3)

--08-I-08. Query Time (3/3)

-I. 2D-GRQ Using PST--作业

-J. Segment Tree

--08-J-01. General Windowing Query

--08-J-02. Elementary Interval

--08-J-03. Discretization

--08-J-04. Worst Case

--08-J-05. BBST

--08-J-06. Solving Stabbing Query

--08-J-07. Worst Case

--08-J-08. Common Ancestor

--08-J-09. Canonical Subsets

--08-J-10. O(nlogn) Space

--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)

--08-J-15. Query Algorithm

--08-J-16. Query Time

-K. Vertical Segment Stabbing Query

--08-K-01. Review

--08-K-02. X-Segment Tree

--08-K-03. Associative Structure

--08-K-04. Vertical Segment Stabbing Query

07-A-02. Brute-force在线视频