For faster navigation, this Iframe is preloading the Wikiwand page for Konvexný obal.

Konvexný obal

Konvexný obal červenej množiny je modrá množina

V matematike je konvexný obal množiny bodov X na Euklidovskej ploche alebo v Euklidovskom priestore definovaný, ako najmenšia konvexná množina obsahujúca množinu X.

Definícia

[upraviť | upraviť zdroj]
Ilustrácia nekonvexnej množiny bodov. Keďže červená čast úsečky spájajúcej body X a Y je mimo množiny (zelená), daná množina je nekonvexná.

Množina bodov je definovaná ako konvexná ak v sebe obsahuje všetky úsečky spájajúce každú dvojicu bodov danej množiny.

Formálne je konvexný obal definovaný ako prienik všetkých konvexných množín obsahujúcich X, alebo ako množina všetkých konvexných kombinácii bodov v X.

Konvexný obal konečnej množiny: analógia s gumičkou

Ako konvexný obal vyzerá si môžeme predstaviť pomocou myšlienkového experimentu. Predstavme si, že X je ohraničená množina bodov na ploche. Ďalej si predstavme každý jej bod ako klinec trčiaci z podlahy. Zoberme elastickú gumičku a natiahnime ju tak aby vnútri nej boli všetky klince. Keď teraz pustíme gumičku, stiahne sa aby minimalizovala svoj obvod a natesno pritom obkolesí všetky klince. Plocha ohraničená touto gumičkou bude konvexný obal množiny bodov X.[1]

Výpočet konvexného obalu

[upraviť | upraviť zdroj]
Príklad konvexného obalu bodov na ploche

Algoritmický problém hľadania konvexného obalu konečnej množiny bodov v Euklidovských priestoroch je jedným z fundamentálnych problémov geometrie v informatike.

Poznáme množstvo algoritmov na výpočet konvexného obalu konečného počtu bodov alebo rôznych iných geometrických tvarov.

Výpočet konvexného obalu obnáša zostrojenie jednoznačnej a efektívnej reprezentácie požadovaného konvexného útvaru.

Zložitosť jednotlivých algoritmov je zvyčajne odhadovaná v závislosti od , čiže počtu vstupných bodov, a , čiže počtu výstupných bodov, tj. počet bodov tvoriacich konvexný obal.

Pre body v 2D a 3D existujú algoritmy pracujúce s časovou zložitosťou . Pre dimenzie poznáme algoritmy, ktorých časová zložitosť je rovná , co je zároveň aj optimálne riešenie tohoto problému.[2]

3D konvexný obal

Problém nájdenia konvexných obalov má praktické využitie napríklad v rozpoznávaní vzorov, spracovaní obrazu, štatistikách, geografickom informačnom systéme, teórii hier, konštrukcii fázových diagramov a statickej analýze kódu pomocou abstraktnej interpretácie. Slúži tiež ako nástroj, stavebný blok, pre množstvo ďalších výpočtovo-geometrických algoritmov.

Konvexný obal je bežne známy ako Minimal Convex Polygon (MCP) v etiológii, kde je klasický, hoci možno zjednodušujúci, prístup pri odhadovaní rozsahu teritória zvieraťa na základe bodov, v ktorých bolo zviera pozorované. Extrémne hodnoty môžu spôsobiť, že MCP je nadbytočne veľký, a preto sa často používajú voľnejšie prístupy, ktoré obsahujú len podmnožinu pozorovaní (napr. nájsť MCP, ktorý obsahuje aspoň 95% bodov).[3]

Referencie

[upraviť | upraviť zdroj]
  1. BERG, Mark de. Computational Geometry: Algorithms and Applications. [s.l.] : Springer Science & Business Media, 2008-03-07. Google-Books-ID: tkyG8W2163YC. Dostupné online. ISBN 9783540779735. S. 3. (po anglicky)
  2. CHAZELLE, Bernard. An optimal convex hull algorithm in any fixed dimension. Discrete & Computational Geometry, 1993-12-01, roč. 10, čís. 4, s. 377–409. Dostupné online [cit. 2018-02-19]. ISSN 0179-5376. DOI10.1007/bf02573985. (po anglicky)
  3. Examples: The v.adehabitat.mcp Archivované 2016-08-26 na Wayback Machine GRASS module and adehabitatHR R package with percentage parameters for MCP calculation.
{{bottomLinkPreText}} {{bottomLinkText}}
Konvexný obal
Listen to this article

This browser is not supported by Wikiwand :(
Wikiwand requires a browser with modern capabilities in order to provide you with the best reading experience.
Please download and use one of the following browsers:

This article was just edited, click to reload
This article has been deleted on Wikipedia (Why?)

Back to homepage

Please click Add in the dialog above
Please click Allow in the top-left corner,
then click Install Now in the dialog
Please click Open in the download dialog,
then click Install
Please click the "Downloads" icon in the Safari toolbar, open the first download in the list,
then click Install
{{::$root.activation.text}}

Install Wikiwand

Install on Chrome Install on Firefox
Don't forget to rate us

Tell your friends about Wikiwand!

Gmail Facebook Twitter Link

Enjoying Wikiwand?

Tell your friends and spread the love:
Share on Gmail Share on Facebook Share on Twitter Share on Buffer

Our magic isn't perfect

You can help our automatic cover photo selection by reporting an unsuitable photo.

This photo is visually disturbing This photo is not a good choice

Thank you for helping!


Your input will affect cover photo selection, along with input from other users.

X

Get ready for Wikiwand 2.0 🎉! the new version arrives on September 1st! Don't want to wait?