الگوریتم فورچون
الگوریتم فورچون یک الگوریتم خط جارویی برای ساختن نمودار ورونی از یک دسته نقطه در صفحه با استفاده از زمان
توضیح الگوریتم
این الگوریتم هم از خط جارویی و هم از خط ساحلی استفاده میکند که هردوی این خطوط در حین پیشرفت الگوریتم روی صفحه حرکت میکنند. خط جارویی خط مستقیمی است که ما به صورت توافقی میتوانیم فرض کنیم که یک خط عمودی است و از چپ به راست صفحه حرکت میکند. در هر لحظه در طی الگوریتم نقاط ورودی سمت چپ خط جارویی با نمودار ورونی یکپارچه خواهند شد درحالی که نقاط سمت راست خط هنوز در نظر گرفته نشدهاند. خط ساحلی یک خط نیست، بلکه یک منحنی مرکب در سمت چپ خط جارویی است که از تکههای سهمیها تشکیل شده است؛ این خط صفحه را به گونهای تقسیم میکند که در آن نمودار ورونی، بدون توجه به وجود نقاط ممکن در سمت راست خط جارویی، از بقیۀ صفحه قابل تشخیص است. برای هر نقطه در سمت چپ خط جارویی، میتوان یک سهمی از نقاط همفاصله از آن نقطه و خط جارویی تعریف کرد. خط ساحلی مرز مجموعۀ این سهمیها است. هر چه خط جارویی پیشروی میکند رئوس خط ساحلی، که محل تلاقی دو سهمی است، یالهای نمودار ورونی را رسم میکنند. خط ساحلی طوری پیشرفت میکند که رأس هر سهمی دقیقأ در وسط نقاط اولیۀ خط جارویی و جایگاه جدید خط جارویی قرار بگیرد.
این الگوریتم از داده ساختارها استفاده میکند: یک درخت جستجوی دودویی که ساختار ترکیبی خط ساحلی را توصیف میکند و یک صف اولویتدار که رخدادهای بالقوۀ بعدی را که میتوانند ساختار خط ساحلی را تغییر دهند لیست میکند. این رخدادها شامل اضافه کردن یک سهمی دیگر به خط ساحلی هستند (وقتی که خط جارویی از نقطۀ ورودی دیگری عبور میکند) و برداشتن منحنی از خط ساحلی (وقتی که خط جارویی با یک دایرۀ عبورکننده از سه نقطه، که سهمیهایشان بخشهای متوالی خط ساحلی را تشکیل میدهند، مماس میشود). هر رخداد میتواند توسط محور xهای خط جارویی در محل وقوع رخداد، اولویتبندی شود. الگوریتم از برداشتن مکرر رخداد بعدی از صف اولویتدار، یافتن تغییراتی که آن رخداد در خط ساحلی ایجاد میکند و بهنگامسازی داده ساختارها، تشکیل میشود. از آنجا که
شبهکد
شبهکد توضیحات الگوریتم.
letbe the transformation, whereis the Euclidean distance betweenand the nearest site letbe the "beach line" letbe the region covered by site. letbe the boundary ray between sitesand. letbe the sites with minimal-coordinate, ordered by-coordinatecreate initial vertical boundary rayswhile not IsEmpty() do← DeleteMin() caseofis a site in: find the occurrence of a regionincontaining, bracketed byon the left andon the right create new boundary raysandwith basesreplacewithindelete fromany intersection betweenandinsert intoany intersection betweenandinsert intoany intersection betweenandis a Voronoi vertex in: letbe the intersection ofon the left andon the right letbe the left neighbor ofand letbe the right neighbor ofincreate a new boundary rayif, or createifis right of the higher ofand, otherwise createreplacewith newly createdindelete fromany intersection betweenanddelete fromany intersection betweenandinsert intoany intersection betweenandinsert intoany intersection betweenandrecordas the summit ofandand the base ofoutput the boundary segmentsandendcase endwhile output the remaining boundary rays in
بخشها و دیسکهای وزندار
همانطور که فورچون در توضیح داده است، یک نوع الگوریتم توسعهیافتۀ خط جارویی میتواند برای ساخت نمودار ورونی وزندارافزایشی استفاده شود، که در آن فاصلۀ هر بخش با وزن آن تعیین میشود؛ که این میتواند برابر با نمودار ورونی مجموعهای از دیسکهای هممرکز بخشها و به شعاع وزن آنها باشد.
زمانی که از نمودار ورونی برای ساخت treemapها استفاده میشود، میتوان از بخشهای وزندار برای کنترل مکانهای سلولی ورونی استفاده کرد. در یک دیاگرام ورونی وزندار افزایشی، نیمساز بین بخشها بهطور عمومی یک هذلولی است در حالی که در نمودارهای ورونی غیروزندار و نمودار پاور دیسکها نیمساز یک خط مستقیم است.
منابع
- ↑ Mark de Berg, Marc van Kreveld, Mark Overmars, and Otfried Schwarzkopf (2000), Computational Geometry (2nd revised ed.), Springer-Verlag, ISBN 3-540-65620-0 Section 7.2: Computing the Voronoi Diagram: pp.151–160.
- ↑ Austin, David, Voronoi Diagrams and a Day at the Beach, Feature Column, American Mathematical Society.
- ↑ Steven Fortune. A sweepline algorithm for Voronoi diagrams. Proceedings of the second annual symposium on Computational geometry. Yorktown Heights, New York, United States, pp.313–322. 1986. ISBN 0-89791-194-6. ACM Digital LibrarySpringerLink
- ↑ Kenny Wong, Hausi A. Müller, An Efficient Implementation of Fortune's Plane-Sweep Algorithm for Voronoi Diagrams.