连接不相交线段成简单多边形(链)的算法及其实现

提出一个如何连接平面上n条线段与一个简单多边形或者简单多边形链的实际问题，并证明了连接平面上线段集S成一简单多边形链的一个充分条件——S中有一条线段连接凸壳CH（S）中不相领顶点。提出了连接平面上线段集S成一简单多边形或者简单多边形链的算法，其基本思想是首先农层计算线段集S的凸壳，并将这些凸壳改变为简单多边形；然后计算各多边形之间的交点，进而删去这些交点；最后俣并若干个简单多边形为一个简单多边形。当S中线段数目n较大时，用分治思想设计分治算法，较好地求解了这个问题。利用计算机求解这个问题具有实际应用价值。     

任意多功形单调链剖分算法

通过扩展计算几何中的“单调链”概念，提出了一种新的任意多边形剖分算法。首先利用新的概念将任意多边形分解为单调链，其后对单调链尖点排序，最后在相邻单调链间进行分割，从而完成任意多边形的剖分。算法的时间复杂度为Ｏ（ＮｌｏｇＮ）。本文最后给出了算法在用ＧＬ对实体模型进行光照中的应用。     

可重构造网孔机器上简单多边形三角剖分的常数时间算法

简单多边形的三角剖分是计算几何的基本问题之一 ,在计算机图形学、地理信息系统及有限元方法等领域有许多重要的应用 .可重构造网孔机器是近几年出现的一种新的并行计算模型 ,由于其特有的灵活性 ,已经有很多领域的基本问题在这种模型上得到了研究 .该文在这种结构上考虑了简单多边形的三角剖分问题 :提出了一个将简单多边形分解为特殊单调多边形的算法 ,并在规模为 n× n的可重构造网孔机器上实现了常数时间分解单调多边形为特殊单调多边形的并行算法 ,基于这个算法得到了一个 n× n的机器上常数时间三角剖分单调多边形的算法 ;将这些算法稍加推广 ,并使用稍多的处理器 ,得到了一个在规模为 n× n1 ε(0 <ε<1为常数 )的可重构造网孔机器上三角剖分简单多边形的常数时间算法 .就目前了解到的情况而言 ,这分别是第一个在常数时间三角剖分单调多边形和简单多边形的并行算法     

多边形链求交的改进算法

多边形链求交是CAD&CG及相关领域研究中的一个基本问题 利用多边形链的凸凹性、单调性等特性 ,结合包围盒技术 ,在扫描线算法基础上 ,提出一种多边形链求交的改进算法 该算法特别适用于包含大量直线段且交点数相对于顶点数少得多的多边形链求交的情况     

任意多边形单调链剖分算法

通过扩展计算几何中的“单调链”概念，提出了一种新的任意多边形剖分算法．首先利用新的概念将任意多边形分解为单调链，其后对单调链尖点排序，最后在相邻单调链间进行分割，从而完成任意多边形的剖分．算法的时间复杂度为Ｏ（ＮｌｏｇＮ）．本文最后给出了算法在用ＧＬ对实体模型进行光照中的应用．     

确定任意简单多边形平移时碰撞部位的扫描算法

设Ｐ和Ｑ为平面内任意两个互不相交的简单多边形,若Ｐ沿方向ｄ平移时与Ｑ碰撞,采用平面扫描法,通过提取多边形的单调链,给出了求其碰撞部位的算法,最坏情况下,算法的时间复杂性为Ｏ（ｍ＋ｎ）ｌｏｇ（ｍ＋ｎ）,其中ｎ和ｍ分别为多边形Ｐ与Ｑ的边数,与现有的算法相比,降低了时间复杂性。     

平面内任意简单多边形的旋转可移动性

设Ｐ和Ｑ为平面内两个互不相交的简单多边形,若Ｐ在平面内绕某点旋转,文中讨论了其旋转可移动性问题,通过提取多边形的单调链,采用曲线扫描法,给出了求其最大可旋转角度及碰撞部位的算法,与现有的算法相比,降低了时间复杂性。     

快速多边形区域三角化算法与实现 *

多边形区域三角化的基本思想是 :首先将简单多边形分解为多个单调多边形 ,然后对每个单调多边形进行三角化。快速多边形区域三角化算法先由多边形顶点的位置特征分为不同的类型 ,并沿指定方向对顶点进行排序 ,然后顺序取出各顶点 ,根据顶点类型 ,确定准单调多边形的产生、增长或结束 ,最后对所产生的多个单调多边形进行三角化。该算法充分利用多边形的顶点、边的拓扑关系 ,计算量少、实现简单 ,适用于带有洞、岛的任意简单多边形 ,速度较快。     

多边形的旋转靠接算法

文中给出了一个任意简单多边形的旋转靠接算法，该算法通过快速提取多边形的关于点的单调线族的方法，将多边形的旋转靠接问题转化为多边形的部分线族的旋转靠接问题，从而在减少实际处理中的计算量的基础上，获得较高的处理速度。     

判断简单多边形的核是否为空的一个快速算法

简单多边形的核是位一这形内部的一个点集,从其中任意一点可见多边形的全部边界,文中考查了简单多边形的核在构成同性质,结构已有结果,提出了一个算法,该算法能快速地判断简单多边形是否有核,有核时间以方便地求出核中一个顶点,对算法进行简单扩展,可以求得核中一边及完整的核,给出的算法容易理解,便于实现,可以广泛地应用于一些涉及可见性的问题及许多其它问题中。     

基于矩形包围盒的多边形碰撞检测算法

碰撞检测是计算机图形学领域中的一个普遍存在的问题。为了提高多边形碰撞检测的效率 ,针对简单形式刚性运动的多边形对象 ,提出了一种基于二维轴向矩形包围盒结构的平面简单多边形碰撞检测算法。该算法基于坐标轴的单调性对多边形进行分割 ,并通过矩形包围盒之间的预检来减少无关边对的相交测试 ,以加速算法的终止。由于采用轴向扫描线方法可以大大减少包围盒测试的数量和线段求交的数量 ,所以 ,经过少量的“边 -边”相交判断就能求解到所有交点 ,同时能快速地获得两多边形干涉发生的第 1位置。试验表明 :(1)对于一般多边形 ,该算法的复杂度也远远低于 O(NP× NQ) ;(2 )对于凸多边形对象 ,该算法的复杂度为 O(NP NQ) ,其中 NP,NQ 为多边形 P,Q的顶点数。由此可见 ,算法能够获得较好的运算效率     

On partitioning rectilinear polygons into star-shaped polygons

We present an algorithm for finding optimum partitions of simple monotone rectilinear polygons into star-shaped polygons. The algorithm may introduce Steiner points and its time complexity isO(n), wheren is the number of vertices in the polygon. We then use this algorithm to obtain anO(n logn) approximation algorithm for partitioning simple rectilinear polygons into star-shaped polygons with the size of the partition being at most six times the optimum.     

On geodesic properties of polygons relevant to linear time triangulation

Triangulating a simple polygon ofn vertices inO(n) time is one of the main open problems in computational geometry. The fastest algorithm to date, due to Tarjan and van Wyk, runs inO(n log logn), but several classes of simple polygons have been shown to admit linear time traingulation. Famous examples of such classes are: star-shaped, monotone, spiral, edge visible, and weakly externally visible polygons. The notion of geodesic paths is used here to characterize all classes of polygons for which linear time triangulation algorithms are known. First we introduce a new class of polygons,palm polygons, which subsumes many known classes of polygons for which linear time triangulation algorithms exist, and present a linear time algorithm for triangulating polygons in this class. Then a class of polygons,crab polygons, is defined and shown to contain all classes of existing polygons for which linear time triangulation algorithms are known. As a byproduct of this characterization, a new, very simple linear time algorithm for triangulating star-shaped polygons is obtained.Research supported by Faculty of Graduate Studies and Research (McGill University) and NSERC under grant OGP0036737Research supported by FCAR grant EQ-1678 and NSERC grant A9293     

External watchman routes

We consider the problem of finding a shortest watchman route from which the exterior of a polygon is visible (external watchman route). We present an O (n ⁴ log logn) algorithm to find shortest external watchman routes for simple polygons by transforming the external watchman route problem to a set of internal watchman route problems. Also, we present faster external watchman route algorithms for special cases. These include optimal O (n) algorithms for convex, monotone, star and spiral polygons and an O (n log logn) algorithm for rectilinear polygons.This work was supported in part by a grant from Texas Instruments, Inc. to S. Ntafos     

On partitioning rectilinear polygons into star-shaped polygons

We present an algorithm for finding optimum partitions of simple monotone rectilinear polygons into star-shaped polygons. The algorithm may introduce Steiner points and its time complexity isO(n), wheren is the number of vertices in the polygon. We then use this algorithm to obtain anO(n logn) approximation algorithm for partitioning simple rectilinear polygons into star-shaped polygons with the size of the partition being at most six times the optimum.     

确定简单多边形旋转时碰撞部位的扫描算法

给定平面内任意两个互不相交的简单多边形Ｐ是Ｑ。若Ｐ在平面内绕０点旋转时与ＡＱ碰撞,讨论其碰撞部位的判定问题,通过分析多边形关于０点的单调边,在平面扫描算法的榧耻提出了曲线扫描法,给这一总理２的Ｏ（（ｍ＋ｎ）ｌｏｇ（ｍ＋ｎ））算法,与现有的算法相比,降低了时间复杂性,这一方法在计算几何和计算机图形学等领域具有一定的理论和实吓价值。     

求解简单多边形间最小距离的一个线性时间算法

计算简单多边形间的最小距离,在所有与几何图形计算有关的领域中,一直以来都是一个基本问题。为了更快地求解简单多边形的最小距离,提出了一个基于关联多边形三角化分割的简单多边形间最小距离的求解算法。该算法的主要思想是:首先构造一个关联多边形把两个多边形联系起来,其目的是把最小距离限制在这个关联多边形内;然后根据两个多边形的最小边界矩形包围框间的不同位置关系,详细阐述了关联多边形的构造过程,同时论述了关联多边形是一个简单多边形。为了计算最小距离,首先要对关联多边形进行三角化分割,并使最小距离位于三角化分割结果中某一个三角形区域内,或者至多位于两个相邻三角形区域内;之后通过对所有三角形进行遍历来找出最小距离及其所在的位置。该算法的时间复杂度是线性的。     

Efficient geometric algorithms on the EREW PRAM

We present a technique that can be used to obtain efficient parallel geometric algorithms in the EREW PRAM computational model. This technique enables us to solve optimally a number of geometric problems in O(log n) time using O(n/log n) EREW PRAM processors, where n is the input size of a problem. These problems include: computing the convex hull of a set of points in the plane that are given sorted, computing the convex hull of a simple polygon, computing the common intersection of half-planes whose slopes are given sorted, finding the kernel of a simple polygon, triangulating a set of points in the plane that are given sorted, triangulating monotone polygons and star-shaped polygons, and computing the all dominating neighbors of a sequence of values. PRAM algorithms for these problems were previously known to be optimal (i.e., in O(log n) time and using O(n/log n) processors) only on the CREW PRAM, which is a stronger model than the EREW PRAM     

A simple linear hidden-line algorithm for star-shaped polygons

A very simple, linear-running-time algorithm is presented for solving the hidden-line problem for star-shaped polygons. The algorithm first decomposes the visibility regions into edge-visible polygons and then solves the hidden-line problem for these simpler polygons. In addition to simplicity the algorithm possesses the virtue of affording a very easy proof of correctness. Some applications where this problem arises are mentioned.