C++ 周围物体算法

我正在制作一个游戏，其中只有一个对象可能存在于位置

（x，y）

，其中

x

和

y

是

int

。例如，一个对象可能存在于

（0，0）

处，也可能不存在，但不可能同时存在多个对象

我正在尝试决定使用哪个STL容器来解决手头的问题，以及解决这个问题的最佳方法

基本上，我从一个对象及其

（x，y）

位置开始。目标是根据对象周围的对象确定最高的、可能最大的矩形。必须使用当前对象上方和下方的所有对象创建矩形。也就是说，它必须是基于起始对象位置可能达到的最高点

例如，假设以下内容表示我的对象网格，我从位置

（3,4）

处的绿色对象开始：

然后，我要查找的矩形将由下面的粉色正方形表示：

因此，假设我从

（3,4）

处的对象开始，如示例所示，我需要检查

（2,4）

、

（4,4）

、

（3,3）

和

（3,5）

处是否也存在对象。如果一个对象存在于这些位置中的任何一个，我需要重复这个过程，让该对象找到可能的最大矩形

这些物品非常罕见，游戏世界非常庞大。对于整个游戏世界来说，仅仅

new

一个2D数组似乎并不实用，因为大多数元素都是空的。但是，我需要索引到任何位置，以检查对象在任何时候是否存在

相反，我考虑使用

std:：map

如下：

std::map< std::pair<int, int>, ObjectData> m_objects;

如果我决定这样做，我可能会对

map:：find（）

进行大量调用，但与使用整个世界的二维数组相比，map占用的内存要少得多

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有没有人对一个简单的算法有什么建议，我可以用它来找到我要找的东西？我是否应该继续使用

std:：map

，或者是否有更好的容器来处理此类问题？

如果可能的话，改进方法是使用hashmap。这将允许您至少以O（1）的预期时间复杂度进行潜在的广泛搜索

这里有一个线程（）详细介绍了如何将两个整数散列在一起

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如果编译器支持C++11，则可以使用std:：无序_映射。如果不是，Boost基本上是一样的：

你可能想考虑一个空间数据结构。如您所说，如果数据是“稀疏的”，那么进行四叉树邻域搜索可能会节省大量处理能力。我个人会使用R-tree，但这很可能是因为我有一个R-tree库，我已经编写好了，可以很容易地导入

例如，假设您有一个包含10000个元素的

1000x1000

网格。假设目前是均匀随机分布，我们（基于密度）预计不会超过，比如。一个由三到五个物体组成的链在任一维度上接触（在这个密度下，一个由三个垂直方向的物体组成的链发生的概率为0.01%）。假设所考虑的对象位于

（x，y）

。从

（x-5，y-5）

开始并转到

（x+5，y+5）

的窗口搜索将提供最多121个元素的列表，以执行线性搜索。如果您的矩形拾取算法注意到可能会形成一个更高的矩形（即，如果正在考虑的矩形接触此

11x11

边界框的边缘），只需在原始矩形的一个方向上重复窗口搜索另一个

5x5

区域。必要时重复

当然，这只有在数据非常稀疏的情况下才有效。可能需要调整R树，使叶子成为一个关联的数据结构（即

Int->Int->Object

），但在这一点上，可能最好只找到一个适用于更密集数据的解决方案

我可能想得太多了；可能有一个更简单的解决方案

关于R-树的一些参考：

• ，对于原始算法
• ，它对该主题有一些不错的概述
• ，用于与R-树相关的数据集和算法

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如果我有时间清理一下，我会用我自己的R-tree实现（公共域）的链接编辑它。

每个网格位置需要存储多少数据？如果你只是在寻找一个标志，表明你至少有两个“低技术”的解决方案

a） 如果你的网格是稀疏的，那么每个正方形都有一个邻居列表怎么样？所以每个方块都知道哪些相邻的方块被占据。当一个广场被占用或腾空时，您需要做一些工作来维护列表。但是邻居列表意味着你根本不需要网格地图

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b） 如果栅格地图位置实际上只是点，则每个栅格位置使用1位。结果映射将比为每个网格点使用字节的映射小8x8=64倍。比特运算速度很快。10000x1000映射需要100000000位或12.5MB（约）

这听起来像是一个家庭作业问题（因为它有一个奇怪的条件“必须使用当前对象上下的所有对象创建矩形”，这使得解决方案变得微不足道）。不过我还是要试一试。为了方便起见，我将使用“像素”一词而不是“对象”

如果您的应用程序真的值得重量级解决方案，您可以尝试将像素存储在四叉树中（四叉树的叶子包含普通的二维数组，每个数组只有几千个像素）。或者，您可以将相邻像素组合成“形状”（例如，您的示例仅包含一个“形状”，即使它包含24个单独的像素）。给定初始非结构化

if(m_objects.find(std::pair<3, 4>) != m_objects.end())
{
    //An object exists at (3, 4).
    //Add it to the list of surrounding objects.
}

typedef std::pair<int, int> Pt;
typedef std::pair<Pt, Pt> Rectangle;
std::unordered_map<Pt, ObjectData *> myObjects;

/* This helper function checks a whole vertical stripe of pixels. */
static bool all_pixels_exist(int x, int min_y, int max_y)
{
    assert(min_y <= max_y);
    for (int y = min_y; y <= max_y; ++y) {
        if (myObjects.find(Pt(x, y)) == myObjects.end())
            return false;
    }
    return true;
}

Rectangle find_tallest_rectangle(int x, int y)
{
    assert(myObjects.find(Pt(x,y)) != myObjects.end());
    int top = y;
    int bottom = y;
    while (myObjects.find(Pt(x, top-1) != myObjects.end()) --top;
    while (myObjects.find(Pt(x, bottom+1) != myObjects.end()) ++bottom;
    // We've now identified the first vertical stripe of pixels.
    // The next step is to "paint-roller" that stripe to the left as far as possible...
    int left = x;
    while (all_pixels_exist(left-1, top, bottom)) --left;
    // ...and to the right.
    int right = x;
    while (all_pixels_exist(right+1, top, bottom)) ++right;
    return Rectangle(Pt(top, left), Pt(bottom, right));
}