أكبر مستطيل فارغ

في الهندسة الحسابية ، تُعرف مسألة إيجاد أكبر مستطيل فارغ [ 2 ] ، أو مسألة المستطيل الفارغ الأقصى [ 3 ]، أو مسألة المستطيل الفارغ الأقصى [ 4 ]، بأنها مسألة إيجاد مستطيل ذي أكبر حجم ممكن لوضعه بين العوائق في المستوى. وتوجد عدة صيغ لهذه المسألة، تبعًا لخصائص هذه الصياغة العامة، ولا سيما تبعًا لمقياس "الحجم"، ونطاق (نوع العوائق)، واتجاه المستطيل.
تنشأ هذه المشاكل، على سبيل المثال، في أتمتة التصميم الإلكتروني ، وفي تصميم والتحقق من التخطيط المادي للدوائر المتكاملة . [ 5 ]
المستطيل الفارغ الأقصى هو مستطيل لا يحتويه مستطيل فارغ آخر. كل ضلع من أضلاع المستطيل الفارغ الأقصى يلامس عائقًا (وإلا فقد ينزاح الضلع للخارج، مما يزيد من مساحة المستطيل الفارغ). من تطبيقات هذا النوع حصر "المستطيلات البيضاء القصوى" في تجزئة الصور وتطوير معالجة الصور والتعرف على الأنماط . [ 6 ] في سياق العديد من خوارزميات إيجاد أكبر المستطيلات الفارغة، تُعد "المستطيلات الفارغة القصوى" حلولًا مرشحة يجب على الخوارزمية أخذها في الاعتبار، إذ يسهل إثبات أن، على سبيل المثال، المستطيل الفارغ ذو المساحة القصوى هو مستطيل فارغ أقصى.
تصنيف
من حيث قياس الحجم، فإن الحالتين الأكثر شيوعاً هما المستطيل الفارغ ذو المساحة الأكبر والمستطيل الفارغ ذو المحيط الأكبر. [ 7 ]
ومن التصنيفات الرئيسية الأخرى ما إذا كان يتم البحث عن المستطيل بين المستطيلات الموجهة نحو المحاور أو المستطيلات الموجهة بشكل عشوائي.
حالات خاصة
مربع ذو مساحة قصوى
يمكن معالجة الحالة التي يكون فيها المستطيل المطلوب مربعًا موجهًا نحو محور باستخدام مخططات فورونوي فيمقاييس لمجموعة العوائق المقابلة، على غرار مسألة أكبر دائرة فارغة . على وجه الخصوص، في حالة النقاط داخل المستطيل، خوارزمية مثلى ذات تعقيد زمنيمعروف. [ 8 ]
المجال: مستطيل يحتوي على نقاط
تُعرَّف المسألة التي ناقشها نعماد ولي وهسو لأول مرة عام 1983 [ 1 ] على النحو التالي: بالنظر إلى مستطيل A يحتوي على n نقطة، جد مستطيلاً ذا مساحة أكبر وأضلاع موازية لأضلاع A يقع داخل A ولا يحتوي على أي من النقاط المعطاة. وقد قدم نعماد ولي وهسو خوارزمية ذات تعقيد زمنيحيث يمثل s عدد الحلول الممكنة، أي المستطيلات الفارغة القصوى. وقد أثبتوا أيضًا أنوقدم مثالاً تكون فيه s دالة تربيعية في n . بعد ذلك، قدم عدد من الأوراق البحثية خوارزميات أفضل لهذه المشكلة.
المجال: عوائق القطع المستقيمة
تم تناول مشكلة المستطيلات الفارغة متساوية العتبة بين القطع المستقيمة متساوية العتبة لأول مرة [ 9 ] في عام 1990. [ 10 ] وفي وقت لاحق، تم تناول مشكلة أكثر عمومية تتمثل في المستطيلات الفارغة متساوية العتبة بين العوائق غير متساوية العتبة. [ 9 ]
التعميمات
أبعاد أعلى
في الفضاء ثلاثي الأبعاد، توجد خوارزميات معروفة لإيجاد أكبر مشكلة مكعب متساوي الأضلاع فارغ أقصى ، وكذلك لحصر جميع المكعبات الفارغة متساوية الأضلاع القصوى. [ 11 ]
انظر أيضاً
مراجع
- 1 2 أ. نعماد، د. ت. لي، و و. ل. هسو (1984). "حول مسألة المستطيل الفارغ الأقصى" . الرياضيات التطبيقية المنفصلة . 8 (3): 267-277 . doi : 10.1016/0166-218X(84)90124-0 .
- ↑ "ابحث في جوجل سكولار عن استخدام مصطلح "أكبر مستطيل فارغ"" .
- ↑ "ابحث في جوجل سكولار عن استخدام مصطلح "المستطيل الفارغ الأقصى"" .
- ↑ "ابحث في جوجل سكولار عن استخدام مصطلح "المستطيل الفارغ الأقصى"" .
- ↑ جيفري أولمان (1984). "الفصل 9: خوارزميات أدوات تصميم الدوائر المتكاملة واسعة النطاق". الجوانب الحسابية للدوائر المتكاملة واسعة النطاق . دار نشر علوم الحاسوب. ISBN 0-914894-95-1.يصف الخوارزميات الخاصة بعمليات المضلعات المستخدمة في أتمتة التصميم الإلكتروني ( التحقق من قواعد التصميم ، واستخراج الدوائر ، ووضعها وتوجيهها ).
- ↑ بيرد، إتش إس، جونز، إس إي، فورتشن، إس جيه (1990). "تجزئة الصور باستخدام الأغطية الموجهة بالشكل". [ 1990 ] وقائع المؤتمر الدولي العاشر للتعرف على الأنماط . المجلد 1. الصفحات 820-825 . doi : 10.1109/ICPR.1990.118223 . ISBN 0-8186-2062-5. S2CID 62735730 .
{{cite book}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط ) - ↑ ألوك أغيروال ، سوبهاش سوري (1987). "خوارزميات سريعة لحساب أكبر مستطيل فارغ". وقائع الندوة السنوية الثالثة حول الهندسة الحسابية - SCG '87 . الصفحات 278-290 . doi : 10.1145/41958.41988 . ISBN 0897912314. S2CID 18500442 .
- ↑ ب. شازيل ، ر. ل. دريسديل الثالث، ود. ت. لي (1984). "حساب أكبر مستطيل فارغ". STACS-1984، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. 166 : 43-54 . doi : 10.1007/3-540-12920-0_4 . ISBN 978-3-540-12920-2.
- 1 2 ثياغاراجان، ب.س. (23 نوفمبر 1994). "موقع أكبر مستطيل فارغ بين عوائق عشوائية" . أسس تكنولوجيا البرمجيات وعلوم الحاسوب النظرية . سبرينغر. ص 159. ISBN 9783540587156.
- ↑ سوبهاس سي ناندي؛ بهارجاب بي بهاتاشاريا؛ سيبابراتا راي (1990). "خوارزميات فعالة لتحديد جميع المستطيلات الفارغة المتساوية القصوى في تصميم تخطيط VLSI". وقائع FST & TCS – 10، سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. 437 : 255-269 . doi : 10.1007/3-540-53487-3_50 . ISBN 978-3-540-53487-7.
- ↑ إس سي ناندي؛ بي بي بهاتاشاريا (1998). "أكبر متوازي مستطيلات فارغ بين النقاط والكتل" . الحوسبة والرياضيات مع التطبيقات . 36 (3): 11-20 . doi : 10.1016/S0898-1221(98)00125-4 .
- الخوارزميات الهندسية
