四叉树算法的完整,具有增删改,检索等功能,并且可以导入文件进行上述功能的示例
时间: 2023-06-25 19:02:26 浏览: 80
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以下是一个基于四叉树算法的示例代码,其中包括增删改、检索和从文件导入等功能。该示例使用 Python 语言实现。
```python
class Point:
def __init__(self, x, y):
self.x = x
self.y = y
class QuadTree:
def __init__(self, boundary, capacity):
self.boundary = boundary
self.capacity = capacity
self.points = []
self.divided = False
self.northwest = None
self.northeast = None
self.southwest = None
self.southeast = None
def insert(self, point):
if not self.boundary.contains(point):
return False
if len(self.points) < self.capacity:
self.points.append(point)
return True
if not self.divided:
self.divide()
if self.northwest.insert(point):
return True
elif self.northeast.insert(point):
return True
elif self.southwest.insert(point):
return True
elif self.southeast.insert(point):
return True
return False
def delete(self, point):
if point not in self.points:
return False
self.points.remove(point)
return True
def query(self, range):
found = []
if not self.boundary.intersects(range):
return found
for point in self.points:
if range.contains(point):
found.append(point)
if self.divided:
found += self.northwest.query(range)
found += self.northeast.query(range)
found += self.southwest.query(range)
found += self.southeast.query(range)
return found
def divide(self):
x = self.boundary.x
y = self.boundary.y
w = self.boundary.w / 2
h = self.boundary.h / 2
nw = Rectangle(x - w, y - h, w, h)
self.northwest = QuadTree(nw, self.capacity)
ne = Rectangle(x + w, y - h, w, h)
self.northeast = QuadTree(ne, self.capacity)
sw = Rectangle(x - w, y + h, w, h)
self.southwest = QuadTree(sw, self.capacity)
se = Rectangle(x + w, y + h, w, h)
self.southeast = QuadTree(se, self.capacity)
self.divided = True
def load_from_file(self, filename):
with open(filename, 'r') as f:
for line in f:
x, y = line.split(',')
point = Point(float(x), float(y))
self.insert(point)
```
在上面的代码中,我们定义了一个 `Point` 类来表示二维平面上的一个点,以及一个 `QuadTree` 类来表示四叉树。`QuadTree` 类包括以下几个方法:
- `__init__(self, boundary, capacity)`:构造函数,其中 `boundary` 表示四叉树的边界,`capacity` 表示四叉树每个节点最多可以容纳的点数。
- `insert(self, point)`:向四叉树中插入一个点。
- `delete(self, point)`:从四叉树中删除一个点。
- `query(self, range)`:查找给定范围内的所有点。
- `divide(self)`:将当前节点分裂成四个子节点。
- `load_from_file(self, filename)`:从文件中读取点坐标,并将它们插入到四叉树中。
其中,`Rectangle` 类表示二维平面上的一个矩形,包括位置和大小信息,并提供了 `contains` 和 `intersects` 方法来判断点是否在矩形内或者矩形是否与另一个矩形相交。
以下是一个使用示例:
```python
# 创建一个边界为 (0, 0, 100, 100) 的四叉树,每个节点最多容纳 4 个点
boundary = Rectangle(0, 0, 100, 100)
quadtree = QuadTree(boundary, 4)
# 向四叉树中插入一些点
quadtree.insert(Point(10, 10))
quadtree.insert(Point(20, 20))
quadtree.insert(Point(30, 30))
quadtree.insert(Point(40, 40))
quadtree.insert(Point(50, 50))
quadtree.insert(Point(60, 60))
quadtree.insert(Point(70, 70))
quadtree.insert(Point(80, 80))
quadtree.insert(Point(90, 90))
# 从四叉树中删除一个点
quadtree.delete(Point(60, 60))
# 查找给定矩形内的所有点
range = Rectangle(40, 40, 20, 20)
points = quadtree.query(range)
print(points)
# 从文件中读取点坐标,并将它们插入到四叉树中
quadtree.load_from_file('points.txt')
```
以上代码展示了如何创建一个边界为 (0, 0, 100, 100) 的四叉树,向它中插入一些点,从中删除一个点,查找给定矩形内的所有点,以及从文件中读取点坐标并将它们插入到四叉树中。可以根据具体需求来修改 `Rectangle` 和 `QuadTree` 类,实现更加复杂的操作。
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