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[算法理论] 隐式加权几何Voronoi图及其应用

发布于:2026-11-02 22:00 最后更新:2026-11-03 01:04
#algorithm #optimization #Geometry

设 $P$ 为一个有 $m$ 条边的简单多边形。对 $P$ 进行 $O(m)$ 时间的预处理后,任意 $n$ 个加权点集 $S$ 可以在 $O(n\log n + n\log^2 m)$ 时间内构造出隐式加权几何Voronoi图,并支持 $O(\log (n+m))$ 时间的最近邻查询。显式构造该图至少需要 $\Omega(m)$ 时间。我们提出了一种新的扫描线范式,避免了显式构造过程,并引入了一种在隐式细分中进行点定位的技术。

基于该框架,可构建动态数据结构用于加权几何最近邻搜索,并首次实现了在几何盘图中求最短路径的高效算法。相同的 $O(m)$ 预处理后,单源最短路在无权情况下的时间复杂度为 $O(n\log n + n\log^2 m)$,在加权情况下为 $O(n^{3/2}(\log n + \log^2 m))$。我们同样将技术推广到无权点的隐式最远几何Voronoi图,得到相似的时间界限并支持动态最远邻查询。

点评:该工作通过隐式表示和新颖的扫描线策略,显著降低了在复杂多边形内部构建加权Voronoi图的开销,为几何网络中的最近邻和最短路问题提供了实用的动态解法。

原文链接: https://arxiv.org/abs/2610.42075

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