算法笔记:球树

1 KD树的问题

算法笔记:KD树_UQI-LIUWJ的博客-CSDN博客

  • 在kd树中,导致性能下降的最核心因素是因为kd-tree中被分割的子空间是一个个的超方体,而求最近邻时使用的是欧式距离(超球)。
  • 超方体与超球体相交的可能性是极高的
  • 如上图所示,凡是相交的子空间,都需要进行检查,大大的降低运行效率

2 球树

  • 如果划分区域也是超球体,则相交的概率大大降低
  • ------>ball-tree通过超球体划分空间,去掉棱角,划分超球体和搜索超球体相交的概率大大降低
    • 特别在数据维度很高时,算法效率得到大大提升

3 构建球树

python 复制代码
def fit_ball_tree:
    input: x, 数据点
    output: node,构造好的ball tree的根节点
    
    if 只有一个数据点:
        创建一个叶子结点node包含这一单一的点:
            node.pivot = x[0]
            node.son1 = None
            node.son2 = None
            node.radius = 0 #球树半径
        return node
    else:
        让c为最宽的维度
        让p1,p2为该维度最两端的点
        让p为这个维度的中心点 = (p1+p2)/2
        让radius为p到x上最远点的距离
        让xl为左集合(距离p1更近的所有点)
        让xr为右集合(距离p2更近的所有点)

        创建带有两个孩子的node:
            node.pivot = p
            node.label = None
            node.son1 = fit_balltree(xl)
            node.son2 = fit_balltree(xr)
            node.radius = radius
        return node

4 球树K近邻搜索

python 复制代码
def ball_tree_search:
    global:
        Q, 缓存k个最近邻点(初始时包含一个无穷远点)
        q, 与Q对应,保存Q中各点与测试点的距离
    input: 
        k, 寻找k个最近邻
        t, 测试点
        node, 当前节点
    output: 
        无

    三角不等式:若测试点到当前球的最近距离大于到Q中最远点的距离,则当前球中不可能包含待搜索的近邻点
    if distance(t, node.pivot) - node.radius ≥ max(q):
        return


    if node为叶节点:
        将node.pivot添加到Q,并同步更新q
        若Q内超过k个近邻点,则移出与测试点距离最远的那个点,并同步更新q
    else:
        递归搜索当前节点的左儿子和右儿子
        ball_tree_search(k,t,node.son1)
        ball_tree_search(k,t,node.son2)

参考内容:KNN的核心算法kd-tree和ball-tree - 简书 (jianshu.com)

相关推荐
冬木家居39 分钟前
40㎡客厅变形记,小家住出大自由[特殊字符]
android·经验分享·笔记·智能家居·微信公众平台
摇滚侠42 分钟前
《SpringBoot 3:入门与应用实战》第 12 章 JDBC 与事务 数据库初始化机制 阅读笔记 36
数据库·spring boot·笔记
推送者3 小时前
用宠物照片制作桌宠:从AI拆帧到九点标定的本地化实现笔记
笔记·宠物·用宠物照片制作桌宠
一条破秋裤3 小时前
16_TIM编码器接口测速
笔记·stm32·学习
tju新生代魔迷3 小时前
Verilog HDL 学习笔记(十)| 第10章 时序和延迟
笔记·学习·fpga开发
血小板要健康5 小时前
链表 阶段算法总结
java·数据结构·笔记·算法·leetcode·链表
浔溺5 小时前
al+大数据每日学习笔记31
大数据·笔记·学习
摇滚侠5 小时前
《SpringBoot 3:入门与应用实战》第 9 章 跨域问题 阅读笔记 27
spring boot·笔记·okhttp
山岚的运维笔记5 小时前
mysql 专业笔记 -- 第 8 章:使用变量
运维·数据库·笔记·后端·学习·mysql·dba
噜~噜~噜~6 小时前
操作系统笔记-2.3.6 管程
笔记·操作系统