计算几何基础
1 引言
计算几何是计算机科学的一个重要分支,它研究几何对象的表示、操作和分析。随着计算机图形学、机器人技术、地理信息系统(GIS)等领域的发展,计算几何的应用越来越广泛。本文将介绍计算几何的基本概念、数据结构、算法基础、复杂度分析以及一些典型的应用实例。通过这些内容,读者可以对计算几何有一个全面的认识,并了解其在实际问题中的应用。
2 基本定义和概念
计算几何的核心在于几何对象的定义和操作。以下是几个重要的基本概念:
- 点(Point) :二维平面上的一个位置,通常用坐标表示,如 ( P = (x, y) )。
- 线段(Line Segment) :由两个端点组成的线段,记作 ( \overline{AB} ) 或 ( (A, B) )。
- 多边形(Polygon) :由若干线段首尾相连形成的封闭图形。多边形可以分为简单多边形和复杂多边形。
- 圆(Circle) :平面上所有距离某一点(圆心)相等的点的集合,记作 ( C = (O, r) ),其中 ( O ) 是圆心,( r ) 是半径。
2.1 几何对象的表示
几何对象可以通过多种方式表示,常用的有以下几种:
- 笛卡尔坐标系 :用直角坐标系中的坐标表示点、线段、多边形等。
- 极坐标系