简单多边形内Euclidean最短路径问题算法研究

简单多边形内Euclidean最短路径问题算法研究

论文摘要

Euclidean最短路径问题是计算几何中一个比较典型的问题,它的主要研究议题是:对于给定的一系列欧氏空间中的障碍物与其中的任意两点,希望找出这两点之间的最短路径。本文对该问题中的一个子问题即简单多边形内Euclidean最短路径问题进行深入的研究。简单多边形内Euclidean最短路径问题的几何描述为:给定简单多边形P及其内两点s、t,求解该两点之间的最短路径。该问题的解决算法在很多问题的解决中被使用,如巡视员问题,机器人的运动规划等等。在求解简单多边形内Euclidean最短路径问题时,会遇到大量计算几何的基础问题,如判断两点是否重合、两条线段位置关系,所以本文首先对这些基础问题进行阐述与分析,并给出了相应的解决方法。随后,本文对Euclidean最短路径所具有的性质进行了深入的研究,然后对在该问题上前人已给出的Funnel算法与Rubberband算法进行了深入的研究,并详细分析了这两个算法的时间复杂度。本文的重点是在Rubberband算法基础上给出了改进算法,改进算法在原有的算法上引入了分而治之思想,这样可以把问题的规模缩小,从而使问题的求解速度加快。同时,本文给出了Rubberband算法与改进算法的实现,运用事后分析方法对两算法的运行时间结果曲线进行了拟合,并求解了拟合曲线的方程,从而验证了改进算法的优越性。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 研究背景与意义
  • 1.2 研究内容
  • 1.3 论文的组织结构
  • 第2章 Euclidean最短路径问题的基础问题
  • 2.1 计算几何基础
  • 2.1.1 计算几何
  • 2.1.2 准备知识
  • 2.2 典型算法
  • 2.2.1 基础算法
  • 2.2.2 三角剖分
  • 2.2.3 对偶图最短路径求解
  • 2.3 Euclidean最短路径问题
  • 第3章 Euclidean最短路径问题求解算法
  • 3.1 Euclidean最短路径性质
  • 3.2 Euclidean最短路径求解算法
  • 3.2.1 Funnel算法
  • 3.2.2 Rubberband算法
  • 3.3 时间复杂度分析
  • 第4章 求解算法的改进
  • 4.1 改进算法思路
  • 4.2 数据结构
  • 4.3 算法实现
  • 4.3.1 Rubberband算法实现
  • 4.3.2 改进算法实现
  • 第5章 结果分析
  • 5.1 测试数据的生成
  • 5.2 运行时间结果分析
  • 第6章 总结与展望
  • 6.1 论文工作总结
  • 6.2 进一步研究工作
  • 参考文献
  • 致谢
  • 研究生履历
  • 相关论文文献

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