Question

我试图了解如何实现一个R-Tree，它将用于“选择”包含在边界矩形中的一组几何对象。我查看了维基百科上的article，其中显示了数据布局的示例B-Tree。

我可以编写B-Tree并用它来编写R-Tree，但这些是两个复杂的数据结构，我必须调试，测试等等。我宁愿重用现有的树实现（std :: set / multiset）并提供排序操作。

假设我的Shapes有以下界面：

class Shape
{
    public:
        Shape();
        virtual ~Shape();
        const AABB & bounding_box() const = 0;
};

并提供此仿函数来订购Shapes：

struct OrderShapes
{
    bool operator()(Shape * const & left, Shape * const & right) const
    {
        return right->bounding_box().contains(left->bounding_box());
    }
};

std::set<Shape *, OrderShapes>会表现为有效的R树吗？如果没有，如何在不重新发明轮子的情况下解决这个问题？

Answer 1

您也可以使用Boost.Geometry库：

http://www.boost.org/doc/libs/release/libs/geometry/doc/html/index.html

如果您想使用自己的Point和AABB类型，则应将它们调整为Point和Box概念，以告知Boost.Geometry库如何处理这些类型。例如。请参阅以下页面：

http://www.boost.org/doc/libs/release/libs/geometry/doc/html/geometry/reference/adapted/register/boost_geometry_register_box.html

否则你可以使用预定义的。

假设你想在rtree中存储指针（我将使用boost :: shared_ptr），代码可能如下所示：

#include <boost/geometry.hpp>
#include <boost/geometry/index/rtree.hpp>
#include <boost/foreach.hpp>
#include <vector>

namespace bg = boost::geometry;
namespace bgi = boost::geometry::index;
namespace bgm = boost::geometry::model;

/* The registration of your Point and Box types goes here */

// OR use predefined ones
typedef bgm::point<float, 2, bg::cs::cartesian> Point;
typedef bgm::box<Point> AABB;

class Shape
{
public:
    Shape() {}
    virtual ~Shape() {}
    const AABB & bounding_box() const { return m_aabb; }
private:
    AABB m_aabb;
};

// Tell the rtree how to extract the AABB from the Shape
namespace boost { namespace geometry { namespace index {

template <>
struct indexable< boost::shared_ptr<Shape> >
{
    typedef boost::shared_ptr<Shape> V;
    typedef AABB const& result_type;
    result_type operator()(V const& v) const { return v->bounding_box(); }
};

}}} // namespace boost::geometry::index

int main()
{
    // The rtree
    bgi::rtree< boost::shared_ptr<Shape>, bgi::rstar<32> > rt;

    // Store some shapes
    rt.insert(boost::shared_ptr<Shape>(new Shape()));
    rt.insert(boost::shared_ptr<Shape>(new Shape()));
    rt.insert(boost::shared_ptr<Shape>(new Shape()));
    /*...*/

    // Search for some shapes
    std::vector<boost::shared_ptr<Shape> > query_result;
    rt.query(bgi::intersects(AABB(/*...*/)), std::back_inserter(query_result));

    BOOST_FOREACH(boost::shared_ptr<Shape> & s, query_result)
    {
        /* Do something with each shape */
        /* but don't modify the AABB if the Shape is stored in the rtree! */
    }

    // Remove them from the rtree
    BOOST_FOREACH(boost::shared_ptr<Shape> & s, query_result)
    {
        rt.remove(s);
    }

    return 0;
}

请记住，因为AABB是Shape的属性，并且我们存储指针，所以可以从rtree空间索引的外部修改AABB。当Value存储在索引或容器中时，不应修改用作Key的数据。

如果您不想将AABB存储在Shape中或/并提高rtree安全性，您可以存储例如：的std ::对＆LT; AABB，boost :: shared_ptr＆gt;。您将无法从索引外部修改用于索引的AABB。在这种情况下，你不会专门化bgi :: indexable＆lt;＆gt;因为rtree默认知道如何处理std :: pair＆lt; Box，...＆gt;类型。这看起来像这样：

// The value type
typedef std::pair<AABB, boost::shared_ptr<Shape> > MyVal;

// The rtree
bgi::rtree<MyVal, bgi::rstar<32> > rt;

// Store a shape
boost::shared_ptr<Shape> s(new Shape());
rt.insert(std::make_pair(s->calculate_aabb(), s));

/* The rest of the code */

Answer 2

R-Trees 不是B-Trees 。它们确实有一些共同点，但可能不会超过任何其他面向块（=磁盘优化）的树数据结构。

恕我直言，首先实现B树有两个好处：A）经验，B）获得稳定的快速块I / O API。

R-Trees的主要难点是而不是查询。他们几乎可以直接查询。挑战在于如何有效地修改树，即删除元素和添加元素，同时保持树平衡。在一维数据集中 - 即在B + -tree中 - 这相当容易，因为您有一个可用于平衡的唯一邻居。这不再适用于高维数据。

但你当然可以寻找现有的R-tree库，例如libspatialindex

P.S。要查询R树，您需要overlaps，而不是contains。

Answer 3

std :: set表现为有效的R-Tree？

绝对没有。 STL甚至不包含B树实现。 std :: set只是一棵红黑树，而不是B树。

如何在不重新发明轮子的情况下解决这个问题？

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R-Trees：我应该重新发明轮子吗？

3 个答案: