python 画kd树

时间: 2023-08-28 12:06:00 浏览: 36
以下是一个简单的 Python 代码示例,用于绘制 KD 树: ```python import matplotlib.pyplot as plt import numpy as np class Node: def __init__(self, data=None, split=None, left=None, right=None): self.data = data self.split = split self.left = left self.right = right class KDTree: def __init__(self, points): self.root = self.build(points) def build(self, points, depth=0): n = len(points) if n <= 0: return None k = len(points[0]) axis = depth % k sorted_points = sorted(points, key=lambda point: point[axis]) mid = n // 2 return Node(data=sorted_points[mid], split=axis, left=self.build(sorted_points[:mid], depth + 1), right=self.build(sorted_points[mid+1:], depth + 1)) def search(self, x, k=1): best = [] def visit(node): if node is None: return dx = node.data - x dist = np.sqrt(np.sum(dx ** 2)) if len(best) < k: best.append((dist, node.data)) best.sort() elif dist < best[-1][0]: best.pop() best.append((dist, node.data)) best.sort() axis = node.split if dx[axis] ** 2 < best[-1][0]: visit(node.left) visit(node.right) elif x[axis] < node.data[axis]: visit(node.left) else: visit(node.right) visit(self.root) return [item[1] for item in best] def plot(self, ax=None, min_x=None, max_x=None, min_y=None, max_y=None): if ax is None: fig, ax = plt.subplots() if min_x is None: min_x = float('inf') if max_x is None: max_x = float('-inf') if min_y is None: min_y = float('inf') if max_y is None: max_y = float('-inf') def visit(node, x_range, y_range): if node is None: return x, y = node.data ax.scatter(x, y, color='black') if node.split == 0: ax.plot([x, x], y_range, color='gray', alpha=0.5) visit(node.left, [x_range[0], x], y_range) visit(node.right, [x, x_range[1]], y_range) else: ax.plot(x_range, [y, y], color='gray', alpha=0.5) visit(node.left, x_range, [y_range[0], y]) visit(node.right, x_range, [y, y_range[1]]) if x < min_x: min_x = x if x > max_x: max_x = x if y < min_y: min_y = y if y > max_y: max_y = y visit(self.root, [min_x, max_x], [min_y, max_y]) ax.set_xlim([min_x-1, max_x+1]) ax.set_ylim([min_y-1, max_y+1]) ax.set_aspect('equal') ax.tick_params(axis='both', which='both', length=0) ax.spines['top'].set_visible(False) ax.spines['right'].set_visible(False) ax.spines['bottom'].set_color('gray') ax.spines['left'].set_color('gray') return ax # 示例代码 points = np.array([(2,3), (5,4), (9,6), (4,7), (8,1), (7,2)]) tree = KDTree(points) print(tree.search(np.array([4,4]))) tree.plot() plt.show() ``` 注:本示例代码中的 KD 树构建和搜索算法采用了暴力实现,不是最优解。

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