Алгоритмы для динамических диаграмм Вороного

Золотов Борис Алексеевич
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Представлен первый сублинейный алгоритм обновления явно хранимого графа диаграммы Вороного при добавлении в диаграмму новой точки. Доказана верхняя оценка O(sqrt(n)) на количество комбинаторных изменений в границе ячейки прямой линии в диаграмме Вороного. Доказаны верхняя и нижняя оценки на количество порёберных склеек n равных квадратов.

1 Introduction 3
1.1 Voronoidiagrams……………………………….. 4
1.1.1 Combinatorial Changes to the Voronoi Diagram and the Flarb Operation . . 4
1.1.2 CostoftheFlarb……………………………. 6
1.2 Thecoinproblem……………………………….. 7
1.3 Gluingsofsquares ………………………………. 8
1.3.1 Chen—Hanalgorithmforgluingsofsquares ………………. 9
1.4 Mainresults………………………………….. 9
2 Sublinear algorithm for incremental Voronoi diagrams 9
2.1 DescriptionofDataStructure…………………………. 10
2.2 InsertionofaSite……………………………….. 11
2.3 RecognizingCellsWithChanges ……………………….. 11
2.3.1 Cell isBig………………………………. 11
2.3.2 Cell isSmall …………………………….. 12
2.4 ImplementingCombinatorialChanges …………………….. 12
2.4.1 ProcessingBigCells ………………………….. 12
2.4.2 ProcessingSmallCells…………………………. 14
2.5 WhenSmallCellsBecomeBig…………………………. 16
2.6 CorrectnessandTimeComplexity ………………………. 16
2.7 Discussionandopenproblems…………………………. 17
3 Estimating the number of combinatorial changes in a Voronoi diagram with sev- eral point sites and one line 17
3.1 VoronoidiagramsandDavenport–Schinzelsequences . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.2 TreerepresentationofaDavenport–Schinzelsequence. . . . . . . . . . . . . . . . . 20
3.3 Theorderofrelabels……………………………… 21
3.4 InsertsandlengthofaDavenport–Schinzelsequence . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
3.5 Proofofamortizedbound …………………………… 23
3.6 Discussionandopenproblems…………………………. 24
4 Bounds on the number of egde-to-edge gluings of squares 24
4.1 Algorithmtoclassifyedge-to-edgegluingsofsquares . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
4.2 Discussionandopenproblems…………………………. 27

Computational geometry studies computations on discrete geometric objects such as arrange- ments, diagrams, foldings and drawings. In particular one of its main interests is to design algorithms to construct such objects and data structures that store them efficiently.
The most crucial and defining concept applied in all those constructions is distance: whatever is studied, there is always some underlying metric that describes the object in question and defines its properties. It can be just the Euclidean metric, or some polyhedral metric, or any other metric that corresponds to a surface or a folding of a polygon.
In this thesis, we consider two different types of a distance metric. The Euclidean metric in R2 gives rise to the ordinary Voronoi diagrams, and we develop an algorithm that allows for fast update of a Voronoi diagram that is stored explicitly. We also consider polyhedral metrics of the spaces induced by gluing congruent squares edge to edge, and we propose a way to classify all such spaces in time polynomial in .
Even though there are many well-known algorithms that construct the Voronoi diagram for a given family of sites [9], the problem of making a Voronoi diagram dynamic, i. e. implementing changes to it when a new point site is inserted, has only drawn attention in the implicit case: maintaining implicit Voronoi diagram can be done in very little time [11, 12, 20]. Maintaining a Voronoi diagram explicitly has not yet been considered.
The worst one can expect is that when a new site is inserted, the number of updates in a Voronoi diagram (i. e. vertices and edges that change) is linear. This can happen for every insertion if we consider an embedded diagram and store the coordinates of all the vertices.
The situation improves if we consider the graph of the Voronoi diagram that is subject to com- binatorial changes: no coordinates matter, it is just deletion or addition of edges that is performed. In Allen et al. [2] it was proved that when a new site is inserted to a Voronoi diagram, only (√ ) combinatorial changes happen to the graph of the diagram. This opened a possibility to find a sublinear algorithm that finds and implements combinatorial changes in an explicitly stored graph of the Voronoi diagram.
In this thesis we present the first algorithm sublinear in (which is the number of sites) that does exactly that. The algorithm has running time of ̃( 3/4), which still does not achieve the (√ ) bound on the number of changes, that is why the quest for a better algorithm is still open.
One can try to employ the well-known «divide and conquer» strategy to find such an algorithm: divide all the sites into two halves by a line and update only the half of the diagram that receives the new site. We show that adding a line as a site to the diagram still allows for a (√ ) upper bound on the number of combinatorial changes per insertion. This means that, theoretically, «divide and conquer» is a desirable approach.
Another type of metrics and distances that can be often seen in computational geometry is polyhedral metrics and geodesic distances. A question concerning them that has been standing for a long time already is the Alexandrov’s problem of finding a convex polyhedron corresponding to a given polyhedral metric. There is almost no hope of solving this problem exactly for an arbitrary polyhedral metric, that is why several special cases are considered in literature [6, 8, 15, 16, 17].
A result we achieved in this thesis is a significant advance for an important special case: we present a polynomial-time algorithm to classify all the edge-to-edge gluing of at most squares. It is a development of my bachelor’s thesis making use of its results and an answer to a natural open question.
3
Our results open new directions for subsequent studies: it rises new questions that can be asked — like finding more efficient algorithms or enumerating gluings of other polygons, and suggests new possible methods that can be used to answer them.
This thesis is based in part on published articles and given talks: the part concerning sublinear explicit incremental planar Voronoi diagrams has been presented at JCDCG3 [4] and published in Journal for Information Processing [5], and the part concerning gluings of squares has been accepted for SoCG Young Researchers Forum 2021 [22]. The latter is a development of the bachelor’s thesis of the same author [26].
The rest of this section contains the main definitions and results that will be necessary for the main body of this thesis.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дарья Б. МГУ 2017, Журналистики, выпускник
    4.9 (35 отзывов)
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных ко... Читать все
    Привет! Меня зовут Даша, я окончила журфак МГУ с красным дипломом, защитила магистерскую диссертацию на филфаке. Работала журналистом, PR-менеджером в международных компаниях, сейчас работаю редактором. Готова помогать вам с учёбой!
    #Кандидатские #Магистерские
    50 Выполненных работ
    Александра С.
    5 (91 отзыв)
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повы... Читать все
    Красный диплом референта-аналитика информационных ресурсов, 8 лет преподавания. Опыт написания работ вплоть до докторских диссертаций. Отдельно специализируюсь на повышении уникальности текста и оформлении библиографических ссылок по ГОСТу.
    #Кандидатские #Магистерские
    132 Выполненных работы
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Андрей С. Тверской государственный университет 2011, математический...
    4.7 (82 отзыва)
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на... Читать все
    Учился на мат.факе ТвГУ. Любовь к математике там привили на столько, что я, похоже, никогда не перестану этим заниматься! Сейчас работаю в IT и пытаюсь найти время на продолжение диссертационной работы... Всегда готов помочь! ;)
    #Кандидатские #Магистерские
    164 Выполненных работы
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Анна С. СФ ПГУ им. М.В. Ломоносова 2004, филологический, преподав...
    4.8 (9 отзывов)
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания... Читать все
    Преподаю англ язык более 10 лет, есть опыт работы в университете, школе и студии англ языка. Защитила кандидатскую диссертацию в 2009 году. Имею большой опыт написания и проверки (в качестве преподавателя) контрольных и курсовых работ.
    #Кандидатские #Магистерские
    16 Выполненных работ
    Екатерина Д.
    4.8 (37 отзывов)
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два об... Читать все
    Более 5 лет помогаю в написании работ от простых учебных заданий и магистерских диссертаций до реальных бизнес-планов и проектов для открытия своего дела. Имею два образования: экономист-менеджер и маркетолог. Буду рада помочь и Вам.
    #Кандидатские #Магистерские
    55 Выполненных работ
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Катерина В. преподаватель, кандидат наук
    4.6 (30 отзывов)
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации... Читать все
    Преподаватель одного из лучших ВУЗов страны, научный работник, редактор научного журнала, общественный деятель. Пишу все виды работ - от эссе до докторской диссертации. Опыт работы 7 лет. Всегда на связи и готова прийти на помощь. Вместе удовлетворим самого требовательного научного руководителя. Возможно полное сопровождение: от статуса студента до получения научной степени.
    #Кандидатские #Магистерские
    47 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    О локальных свойствах решений задач гидродинамики
    📅 2021год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Структуры комодулей на кольцах Чжоу флаговых многообразий
    📅 2021год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Полнота биортогональных систем для нескольких интервалов
    📅 2021год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Задача размещения элементов цепи поставок
    📅 2021год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет