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
玖玥拾10 分钟前
Unity 3D 笔记(十一)UI 框架进阶:栈弹窗交互、BasePanel 基类虚方法、DoTween 界面动画
笔记·3d·unity
FellAveal12 分钟前
【Go语言入门学习笔记】Part13.结构体与接口
笔记·学习·golang
学计算机的计算基23 分钟前
回溯算法下篇:四道经典题讲透约束剪枝、原地标记、预计算与状态压缩
java·笔记·算法
雷工笔记27 分钟前
Ubuntu迁移记录
笔记·ubuntu
一只小菜鸡..34 分钟前
Stanford CS144 学习笔记 (九):大师访谈与互联网的未来
笔记·学习
十月的皮皮1 小时前
STM32从零到量产开发:四路继电器工业控制模块开发实战笔记(小白视角)
c语言·笔记·stm32·stm32cubemx·hal库
疯狂打码的少年1 小时前
【软件工程】软件项目管理(人员/产品/过程/项目)
笔记·软件工程
zyplayer-doc1 小时前
研发接口文档怎么长期维护:zyplayer-doc把API、Markdown和变更记录放进同一个知识库
大数据·数据库·人工智能·笔记·pdf·ocr
2CM_Embed1 小时前
F28379D 下载后 VOFA+ 无数据、Reset 后恢复:一次 TZ 中断误触发排查记录
笔记·单片机·sci·c2000·f28379d·vofa·tz
星恒随风2 小时前
C++ STL 详解:list 的使用、迭代器失效、模拟实现与 vector 对比
开发语言·数据结构·c++·笔记·学习·list