ETH Zürich计算几何课程讲义2013

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"这是一份2013年的计算几何课程讲义,由ETH Zürich计算机科学系的Bernd Gärtner和Michael Hoffmann编写。该课程自2005年起每年冬季学期开设,持续14周,每周包括3小时的讲座和2小时的练习,同时设有3次分阶段的评分作业,面向数学或计算机科学的三年级本科或硕士生。讲义内容涵盖了一些主观选择的主题,偏重算法,受到组合几何的影响,并主要关注低维欧几里得空间(主要是2D)的问题。" 在计算几何这一领域,这份2013年的讲义深入探讨了与几何形状、空间位置和算法设计相关的各种概念。计算几何是计算机科学的一个分支,它将几何学与算法理论相结合,解决涉及几何对象的操作问题。课程内容可能包括但不限于以下几点: 1. **基本几何概念**:点、线、面、多边形等基本几何实体的定义和性质,以及它们在计算机中的表示方法。 2. **几何查询**:如何快速查找特定几何对象,如最近点对、最近邻搜索等。 3. **几何构造**:例如,线段相交检测、多边形填充算法、凸包构造等。 4. **几何变换**:旋转、平移、缩放等操作,以及它们在坐标系统中的实现。 5. **碰撞检测**:物体在动态环境中的碰撞检测算法,这对于游戏开发和物理模拟非常重要。 6. **几何数据结构**:如kd-trees、voronoi图、细分树等,用于高效存储和检索几何数据。 7. **算法设计**:重点在于设计和分析具有几何背景的算法,如分治法、贪心算法和动态规划。 8. **组合几何**:研究几何对象的组合性质,例如平面内的点集、线集的结构和相互关系。 9. **近似算法**:在处理大规模问题时,可能需要找到接近最优解但计算复杂度更低的算法。 10. **应用**:计算几何的应用广泛,包括地图绘制、机器人路径规划、计算机图形学、机器学习等领域。 讲义的更新反映了课程的发展,2008年后的版本可能包含了最新的研究成果和技术进展。通过3次分阶段的作业,学生可以深化理解并实践所学知识,提高解决问题的能力。对于数学和计算机科学的学生来说,这门课程提供了一个将抽象数学概念应用于实际问题的机会,有助于培养他们的算法思维和几何直觉。