获取矩形内所有点的数据结构答案

【问题标题】：Data structure to get all points inside a rectangle获取矩形内所有点的数据结构
【发布时间】：2017-06-21 23:33:27
【问题描述】：

所以我有一个有界平面（X 轴范围 0-1000，Y 轴范围 0-2000）。
其中有多个点（x，y）和一个矩形（构成矩形的4个点）。有些点在矩形中，有些不在。像这样：

矩形能够随时间移动并改变其大小。而这些点是静态的，不会改变。更改后，我需要检查矩形内的哪些点。

问题：
给一个矩形，里面有什么点？

Set<Point> getPointsInsideRectangle(Rectangle rec);

我的幼稚解决方案：
每个点

检查它是否在矩形内，如果是，将点添加到点集

返回点集

我的想法：
似乎每次矩形更改时迭代所有点似乎在 CPU 使用量大的情况下效率极低（有很多点）。有些东西告诉我要使用 HashMap 但由于矩形是 X 范围和 Y 范围（而不仅仅是 1 个值），我似乎无法使用它。

我的问题：
1.有没有java数据结构可以处理这种情况？
2. 如果没有，有什么想法如何实现一个包含所有点的数据结构，并给出一个矩形，返回其中的点？

【问题讨论】：

嗯，你有多少积分？您确定遍历所有点实际上会很慢吗？
将您的域划分为多个单元格，大小可能约为 25x25。每个单元格都可以有自己的一组点。然后，要找到矩形中的点，确定哪些单元格（i）完全在矩形内，（ii）部分在矩形内，（iii）在矩形外。那么您只需要检查类别（ii）中的单元格中的各个点。
我会尝试标准的Rectangle 和Point

标签： java data-structures

【解决方案1】：

只是一些随机的想法：

可能会尝试为特定范围创建某种容器，例如从 0 到 100 的 x 和从 0 到 100 l 的 y 并重复使用更多的容器，例如从 100 到 200 的 x 和从 0 到 100 的 y 等，然后添加你的点到他们所属的地方。类似的东西

Class Container
{
Int minX;
Int maxX
Int minY;
Int maxY;

List<Point> points;

Check(int x, int y)
(
return x >= minX && x <= maxX && y >=           minY && y <= maxY;
)
}

我们把矩形的4个点称为A（左上）、B（右上）、C（右下）和D（左下）。

开始检查所有带有 A.X 和 A.Y 的容器，然后将容器的默认范围添加到 A.X 并再次检查所有尚未在您的范围内的容器。重复直到 B.X 的剩余范围小于默认范围，然后添加剩余的范围。

从 A.X 和 A.Y 到 D.X 和 D.Y 相同，Y 减少了默认容器范围等等......

甚至可以创建包含容器的容器以进一步缩减比较量。

通过这种方式，您可以检查与矩形重叠的容器并比较这些容器中的点。

甚至可以使用多线程来检查容器。

（抱歉编辑不好，我在用手机）

编辑现在我重新阅读，我认为这可能会导致一种树结构

更新在这里，一棵树似乎是正确的选择：Range Tree (Wikipedia)

示例实现：Java Range tree example ( by Robert Sedgewick and Kevin Wayne. )

【讨论】：

【解决方案2】：

K-d tree (2d case) 可能是起点。它实现起来相当简单，速度也足够快。

示例可视化：

一些java实现的链接：KDTree Implementation in Java

【讨论】：

【解决方案3】：

正如前面提到的，空间索引有很多数据结构：

四叉树
R-Trees（R*Tree 是改进的 R-Tree）
KD-树

您必须对索引执行窗口查询（有时称为矩形查询或范围查询），其中查询矩形正是您的移动矩形。

如果您正在寻找此类空间数据结构的各种实现，请查看here（R*Tree, quadtrees, STR-loaded R-Tree），或者查看PH-Tree，类似到四叉树，但效率更高且深度有限。

【讨论】：