什么时候KD树搜索KNN不起作用？

Question

我一直在探索和了解KNN的KD树（K Nearest Neighbors问题） 什么时候搜索不起作用？或者是否值得或不改善天真的搜索。 这种方法有什么缺点吗？

Answer 1

K-d树在高维度上不能很好地工作（你必须访问很多很多树枝）。 One rule of thumb如果您的数据维度为k，那么如果您的数据点数超过2^k，那么k-d树只会有任何好处。

在高维度中，您通常希望切换到近似最近邻搜索。如果你还没有遇到它，FLANN（github）是一个非常有用的库（使用C，C ++，python和matlab API）;它具有良好的k-d树实现，强力搜索和几种近似技术，它可以帮助您自动调整参数并轻松切换它们。

Answer 2

这取决于您的距离功能。

您不能使用具有任意距离函数的k-d树。 Minkowski规范应该没问题。但是在很多应用程序中，您将需要使用更高级的距离函数。

另外，随着维数的增加，k-d-tree的效果也大打折扣。

原因很简单：kd-trees避免查看到边界的一维距离已经大于所需阈值的点，即欧几里德距离的位置（其中z是最近的边界，y是关闭的已知点） ）：

(x_j - z_j)      <=>   sqrt(sum_i((x_i - y_i)^2))
equivalently, but cheaper:
(x_j - z_j)^2    <=>   sum_i((x_i - y_i)^2)

您可以想象，修剪规则持有的可能性随着维度的数量而急剧减少。如果你有100个维度，那么单个维度的平方差异就不会大于平方差的总和。

Answer 3

knn的时间复杂度：O（k * lg（n））

其中k是k个最近的邻居，而lg（n）是kd树的高度

如果数据集的维数很大，那么

kd树将无法很好地工作。

考虑到您在原点周围有很多点，为简单起见，请考虑使用二维

如果要查找任意点的k个近邻，则必须沿4个轴搜索，因为所有点都彼此靠近，从而导致回溯到kd树中的其他轴，

因此，对于3维空间，我们必须沿8个方向搜索

要概括n维，它是2 ^ k

因此时间复杂度变为O（2 ^ k * lg（n））