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
ErizJ19 小时前
Docker | 学习笔记
笔记·学习·docker
ErizJ19 小时前
Kafka | 学习笔记
笔记·学习·kafka
ZC跨境爬虫19 小时前
跟着 MDN 学 HTML day_10:(超链接核心语法+路径规则)
前端·css·笔记·ui·html·edge浏览器
东京老树根19 小时前
SAP学习笔记 - BTP CAP开发02 - Assosication,Composition,?$expand=books
笔记·学习
ZC跨境爬虫1 天前
跟着 MDN 学 HTML day_9:(信件语义标记)
前端·css·笔记·ui·html
OBiO20131 天前
Cell | 突破AAV载体容量限制!路中华/姜玉武/刘太安团队开发AAVLINK系统实现大基因递送
笔记
智者知已应修善业1 天前
【51单片机2个按键控制流水灯运行与暂停】2023-9-6
c++·经验分享·笔记·算法·51单片机
sakiko_1 天前
UIKit学习笔记5-使用UITableView制作聊天页面
笔记·学习·swift·uikit
Alice-YUE1 天前
【js高频八股】防抖与节流
开发语言·前端·javascript·笔记·学习·ecmascript
小陈phd1 天前
TensorRT 入门完全指南(一)——从核心定义到生态工具全解析
人工智能·笔记