stringtranslate.com

Фиксированный радиус вблизи соседей

В вычислительной геометрии задача о ближайшем соседе с фиксированным радиусом является вариантом задачи поиска ближайшего соседа . В задаче о ближайшем соседе с фиксированным радиусом в качестве входных данных дается набор точек в d -мерном евклидовом пространстве и фиксированное расстояние Δ. Необходимо разработать структуру данных, которая, учитывая точку запроса q , эффективно сообщает о точках структуры данных, которые находятся на расстоянии Δ от q . Проблема давно изучается; Бентли (1975) цитирует статью Левинталя 1966 года, в которой эта техника используется как часть системы визуализации молекулярных структур, и она имеет много других применений. [1]

Решение путем округления и хеширования

Один из методов решения проблемы — округлить точки до целочисленной решетки , масштабированной так, чтобы расстояние между точками сетки было желаемым расстоянием Δ. Можно использовать хеш-таблицу для нахождения для каждой входной точки других входных данных, которые сопоставлены с близлежащими точками сетки, которые затем можно проверить на предмет того, находятся ли их неокругленные позиции на самом деле в пределах расстояния Δ. Количество пар точек, проверенных этой процедурой, и время процедуры линейно зависят от объединенного размера входных и выходных данных, когда размерность является фиксированной константой. Однако константа пропорциональности в линейной временной границе растет экспоненциально как функция размерности. [2] Используя этот метод, можно построить графики безразличия и графики единичного круга из геометрических данных за линейное время.

Другие решения

Современные параллельные методы для GPU способны эффективно вычислять все пары NNS фиксированного радиуса. Для конечных доменов метод Грина [3] показывает, что проблема может быть решена путем сортировки на равномерной сетке, нахождения всех соседей всех частиц за время O(kn), где k пропорционально среднему числу соседей. Хецлейн [4] улучшает это еще больше на современном оборудовании с помощью сортировки подсчетом и атомарных операций.

Приложения

Проблема близких соседей с фиксированным радиусом возникает в непрерывных лагранжевых моделях (например, в гидродинамике сглаженных частиц), вычислительной геометрии и задачах точечных облаков (реконструкциях поверхностей).

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Бентли, Джон Луис (1975), Обзор методов поиска ближнего соседа с фиксированным радиусом (PDF) , Технический отчет SLAC-186 и STAN-CS-75-513, Стэнфордский центр линейных ускорителей.
  2. ^ Бентли, Джон Л .; Станат, Дональд Ф.; Уильямс, Э. Холлинс-младший (1977), «Сложность поиска близких соседей с фиксированным радиусом», Information Processing Letters , 6 (6): 209–212, doi :10.1016/0020-0190(77)90070-9, MR  0489084.
  3. ^ Грин, Саймон (2012), Частицы CUDA (PDF)
  4. ^ Хецлейн, Рама (2014), «Быстрые ближайшие соседи с фиксированным радиусом: интерактивные жидкости с миллионами частиц» (PDF) , Конференция по технологиям графических процессоров