Computational Geometry - Algorithms and Applications, 3rd Ed
### 计算几何——算法与应用 #### 一、书籍概览 《计算几何——算法与应用》(第三版)是一本深入探讨计算几何领域的权威著作,由Mark de Berg、Otfried Cheong、Marc van Kreveld和Mark Overmars四位在计算几何领域有着深厚造诣的研究者共同编写。本书首次出版于2008年,为读者提供了全面且深入的计算几何理论及其实用算法。 #### 二、作者介绍 1. **Mark de Berg**:荷兰埃因霍温理工大学数学与计算机科学系教授。 2. **Otfried Cheong**:韩国科学技术院计算机科学系博士。 3. **Marc van Kreveld**:荷兰乌得勒支大学信息与计算科学系博士。 4. **Mark Overmars**:荷兰乌得勒支大学信息与计算科学系教授。 #### 三、主要内容 本书主要围绕计算几何的核心概念、算法设计与分析展开,包括但不限于: 1. **基础概念**:介绍了计算几何的基本概念,如点、线、面等几何元素及其关系。 2. **算法设计**:详细阐述了计算几何中的经典算法,如凸包构造、最近邻搜索等,并对这些算法的设计思路进行了深入解析。 3. **算法分析**:通过理论分析,对各种算法的时间复杂度、空间复杂度进行了详尽讨论,帮助读者理解算法的效率与局限性。 4. **应用实例**:通过实际案例展示计算几何在不同领域(如地图绘制、机器人路径规划等)的应用,让读者更直观地了解计算几何的实际价值。 5. **高级主题**:对于计算几何中的一些较高级主题,如高维几何、随机化算法等也进行了介绍,适合进一步研究的需求。 #### 四、核心知识点详解 ##### 1. 几何基础 - **基本概念**:点、线、多边形等基本几何对象的定义。 - **距离计算**:两点之间距离的计算方法,如欧几里得距离等。 - **向量运算**:向量加法、减法、点积等运算,以及它们在几何中的应用。 ##### 2. 凸包算法 - **Graham扫描算法**:一种高效的构建凸包的方法,时间复杂度为O(n log n)。 - **Jarvis步进算法**:又称为“礼品包装”算法,通过逐点构造边界来寻找凸包,时间复杂度为O(n^2)。 - **增广Jarvis步进算法**:改进版的Jarvis步进算法,提高了处理具有大量顶点的情况下的效率。 ##### 3. 最近邻搜索 - **kd树**:一种高效的数据结构,用于解决多维空间中的最近邻搜索问题。 - **分治策略**:通过将问题分解为子问题,逐步缩小搜索范围来提高搜索效率。 ##### 4. 高级主题 - **随机化算法**:利用概率论思想设计的算法,可以在保证一定正确性的前提下提高效率。 - **高维几何问题**:探讨在高维空间中进行几何计算所面临的挑战,以及相应的算法解决方案。 #### 五、应用领域 计算几何广泛应用于多个领域,包括: - **地理信息系统(GIS)**:用于地图制作、路径规划等。 - **计算机图形学**:如游戏开发中的碰撞检测。 - **机器人技术**:路径规划、避障等任务。 - **图像处理**:特征提取、形状识别等。 - **数据挖掘**:空间数据分析等。 #### 六、总结 《计算几何——算法与应用》(第三版)不仅是一本理论性较强的学术著作,同时也非常注重实践应用。通过对书中内容的学习,不仅可以掌握计算几何的基本理论知识,还能了解到其在实际工程中的应用情况,对于从事相关领域的研究人员和技术人员来说是一本不可多得的好书。
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