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
Fa_Mian_Tuan2 小时前
图论基础|邻接矩阵超详细讲解(含无向/有向/带权图+完整可运行C语言代码)
c语言·数据结构·笔记·算法·图论
FakeOccupational4 小时前
【电路笔记 STM32】stm32f103 实现HAL_UART_Transmit_DMA + 普通模式/连续模式的 UART DMA 收发
笔记·stm32·嵌入式硬件
北京海得康5 小时前
DMD基因治疗deramiocel遭FDA质疑,Ultragenyx DTX401即将获批
笔记
zjnlswd5 小时前
C#学习笔记2 刘铁锰
笔记·学习
Mr_liu_6666 小时前
Claude非专业入门实战笔记(4):Claude运行方式简单解析——从RAG到代理循环
笔记·ai编程·claude
凯尔萨厮6 小时前
Git(学习笔记)
笔记·git·学习
蒸蒸yyyyzwd6 小时前
cpp选手备注秋招 MySQL学习笔记 day8
笔记·学习·求职招聘
AI直播技术杂谈6 小时前
本周技术笔记:直播推流的心跳检测与断线重连逻辑
笔记
九硕智慧建筑一体化厂家6 小时前
从照明节能到碳排可见:能碳平台助力机房迈向 “零碳” 未来
运维·笔记·智慧城市
Wang's Blog7 小时前
PostgreSQL笔记9: psql 客户端——从入门到精通
数据库·笔记·postgresql