用c sharp语言实现四叉树代码

时间: 2023-09-11 21:05:18 浏览: 133
### 回答1: 以下是C#语言实现四叉树的代码: ```csharp using System.Collections.Generic; using UnityEngine; public class QuadTree { private int capacity = 4; private int depth = 0; private int maxDepth = 5; private List<GameObject> objects; private Bounds bounds; private QuadTree[] nodes; public QuadTree(int depth, Bounds bounds) { this.depth = depth; this.bounds = bounds; objects = new List<GameObject>(); nodes = new QuadTree[4]; } public void Insert(GameObject obj) { if (!bounds.Contains(obj.transform.position)) return; if (objects.Count < capacity || depth == maxDepth) { objects.Add(obj); } else { if (nodes[0] == null) Split(); nodes[0].Insert(obj); nodes[1].Insert(obj); nodes[2].Insert(obj); nodes[3].Insert(obj); } } public List<GameObject> Retrieve(GameObject obj) { List<GameObject> objs = new List<GameObject>(); if (bounds.Contains(obj.transform.position)) { foreach (GameObject o in objects) objs.Add(o); if (nodes[0] != null) { objs.AddRange(nodes[0].Retrieve(obj)); objs.AddRange(nodes[1].Retrieve(obj)); objs.AddRange(nodes[2].Retrieve(obj)); objs.AddRange(nodes[3].Retrieve(obj)); } } return objs; } private void Split() { float subWidth = bounds.size.x / 2f; float subHeight = bounds.size.y / 2f; float x = bounds.center.x; float y = bounds.center.y; nodes[0] = new QuadTree(depth + 1, new Bounds(new Vector3(x + subWidth / 2f, y + subHeight / 2f, 0f), new Vector3(subWidth, subHeight, 1f))); nodes[1] = new QuadTree(depth + 1, new Bounds(new Vector3(x - subWidth / 2f, y + subHeight / 2f, 0f), new Vector3(subWidth, subHeight, 1f))); nodes[2] = new QuadTree(depth + 1, new Bounds(new Vector3(x - subWidth / 2f, y - subHeight / 2f, 0f), new Vector3(subWidth, subHeight, 1f))); nodes[3] = new QuadTree(depth + 1, new Bounds(new Vector3(x + subWidth / 2f, y - subHeight / 2f, 0f), new Vector3(subWidth, subHeight, 1f))); } } ``` 这是一个简单的四叉树实现,用于对游戏中的物体进行空间划分。四叉树是一种递归地将空间划分成四个象限的数据结构,每个节点可以容纳一定数量的物体。当节点的物体数量超过容量时,节点会被细分成四个子节点。这样可以提高物体的查找效率,避免遍历整个场景中的所有物体。 ### 回答2: 四叉树是一种用于将二维空间划分为多个小区域的数据结构,常用于解决涉及空间索引和查询的问题。以下是用C#语言实现四叉树的代码示例: ```csharp using System.Collections.Generic; public class QuadTree { private Node root; public QuadTree(double x, double y, double width, double height) { root = new Node(x, y, width, height); } public void Insert(Point point) { root.Insert(point); } public List<Point> QueryRange(double x, double y, double width, double height) { List<Point> pointsInRange = new List<Point>(); root.QueryRange(x, y, width, height, ref pointsInRange); return pointsInRange; } private class Node { private double x; private double y; private double width; private double height; private List<Point> points; private Node topLeft; private Node topRight; private Node bottomLeft; private Node bottomRight; public Node(double x, double y, double width, double height) { this.x = x; this.y = y; this.width = width; this.height = height; points = new List<Point>(); topLeft = null; topRight = null; bottomLeft = null; bottomRight = null; } public void Insert(Point point) { if (!Contains(point)) return; if (points.Count < 4) { points.Add(point); } else { if (topLeft == null) Split(); topLeft.Insert(point); topRight.Insert(point); bottomLeft.Insert(point); bottomRight.Insert(point); } } public void QueryRange(double x, double y, double width, double height, ref List<Point> pointsInRange) { if (!Intersects(x, y, width, height)) return; foreach (Point point in points) { if (point.X >= x && point.X <= x + width && point.Y >= y && point.Y <= y + height) pointsInRange.Add(point); } if (topLeft != null) { topLeft.QueryRange(x, y, width, height, ref pointsInRange); topRight.QueryRange(x, y, width, height, ref pointsInRange); bottomLeft.QueryRange(x, y, width, height, ref pointsInRange); bottomRight.QueryRange(x, y, width, height, ref pointsInRange); } } private bool Contains(Point point) { return point.X >= x && point.X <= x + width && point.Y >= y && point.Y <= y + height; } private bool Intersects(double rangeX, double rangeY, double rangeWidth, double rangeHeight) { return x < rangeX + rangeWidth && x + width > rangeX && y < rangeY + rangeHeight && y + height > rangeY; } private void Split() { double halfWidth = width / 2; double halfHeight = height / 2; topLeft = new Node(x, y, halfWidth, halfHeight); topRight = new Node(x + halfWidth, y, halfWidth, halfHeight); bottomLeft = new Node(x, y + halfHeight, halfWidth, halfHeight); bottomRight = new Node(x + halfWidth, y + halfHeight, halfWidth, halfHeight); foreach (Point point in points) { topLeft.Insert(point); topRight.Insert(point); bottomLeft.Insert(point); bottomRight.Insert(point); } points.Clear(); } } } public class Point { public double X { get; } public double Y { get; } public Point(double x, double y) { X = x; Y = y; } } ``` 以上是用C#语言编写的简单四叉树实现代码。在QuadTree类中,构造函数初始化根节点,Insert方法用于将点插入四叉树中,QueryRange方法用于查询给定范围内的所有点。内部的Node类表示四叉树的节点,包括节点的坐标范围、存储的点、以及四个子节点。四叉树的划分采用递归的方式,当节点内的点数量达到阈值时会自动进行划分。希望这能帮助到你! ### 回答3: 下面是用C#语言实现四叉树的代码示例: ```csharp using System; using System.Collections.Generic; public class QuadTreeNode { public int x; public int y; public QuadTreeNode[] children; public bool isLeaf; public QuadTreeNode(int x, int y) { this.x = x; this.y = y; children = new QuadTreeNode[4]; isLeaf = true; } } public class QuadTree { public QuadTreeNode root; public QuadTree(int x, int y) { root = new QuadTreeNode(x, y); } public void Insert(int x, int y) { Insert(root, x, y); } private void Insert(QuadTreeNode node, int x, int y) { if (node.isLeaf) { // 如果节点是叶子节点,将节点扩展为四个子节点 Split(node); } // 将数据插入到子节点中 int quadrant = GetQuadrant(node, x, y); Insert(node.children[quadrant], x, y); } private void Split(QuadTreeNode node) { int childX = node.x; int childY = node.y; int childWidth = node.isLeaf ? 1 : node.children[0].x - node.x; for (int i = 0; i < 4; i++) { node.children[i] = new QuadTreeNode(childX, childY); childX += childWidth; } node.isLeaf = false; } private int GetQuadrant(QuadTreeNode node, int x, int y) { if (x < node.x + (node.children[0].x - node.x) / 2) { if (y < node.y + (node.children[0].y - node.y) / 2) { return 0; // 左上 } else { return 2; // 左下 } } else { if (y < node.y + (node.children[0].y - node.y) / 2) { return 1; // 右上 } else { return 3; // 右下 } } } public void Print() { Print(root, ""); } private void Print(QuadTreeNode node, string indent) { Console.WriteLine(indent + "(" + node.x + ", " + node.y + ")"); if (!node.isLeaf) { for (int i = 0; i < 4; i++) { Print(node.children[i], indent + " "); } } } } public class Program { public static void Main(string[] args) { QuadTree quadTree = new QuadTree(0, 0); quadTree.Insert(1, 1); quadTree.Insert(2, 3); quadTree.Insert(4, 5); quadTree.Insert(6, 7); quadTree.Print(); } } ``` 上述代码实现了一个简单的四叉树数据结构。QuadTreeNode表示四叉树的节点,包含节点的坐标和四个子节点;QuadTree表示四叉树,包含根节点和插入数据的方法。在Insert方法中,会根据数据的坐标计算出应该插入的子节点,并递归地进行插入操作。Split方法用于将叶子节点扩展为四个子节点。GetQuadrant方法用于根据坐标获取节点所在的象限。Print方法用于打印四叉树的结构。 在Main方法中,我们创建了一个QuadTree对象,然后插入了一些数据,并打印整个四叉树的结构。您可以修改Main方法中的插入操作和添加更多数据,以测试四叉树的功能。

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