異なる境界オブジェクト(黒枠)を持つ最大空長方形(緑色)。薄緑色の長方形は最適解ではない(最大ではない)解です。ACは軸に沿って配置されており、薄青色の「床」の軸に平行です。また、例も示されています。[ 1 ] Eは、任意の向きの最大空長方形を示しています。計算幾何学において、最大の空長方形問題[ 2 ] 、最大空長方形問題[ 3 ]、または最大空長方形問題[ 4 ]は、平面上の障害物の間に配置できる最大のサイズの長方形を見つける問題です。この問題には、この一般的な定式化の特殊性、特に「サイズ」の尺度、領域(障害物の種類)、および長方形の向きに応じて、いくつかのバリエーションがあります。
このような問題は、例えば電子設計自動化、集積回路の物理レイアウトの設計と検証などで発生する。[ 5 ]
最大空長方形とは、他の空長方形に含まれない長方形のことです。最大空長方形の各辺は障害物に接しています(そうでない場合、辺が外側に移動して空長方形が大きくなる可能性があります)。この種の応用例としては、画像処理やパターン認識の画像セグメンテーション研究開発における「最大白色長方形」の列挙が挙げられます。[ 6 ]最大の空長方形を求める多くのアルゴリズムの文脈では、「最大空長方形」はアルゴリズムが検討する候補解となります。例えば、最大面積の空長方形が最大空長方形であることは容易に証明できます。
分類
サイズの測定に関して言えば、最も一般的なケースは、面積が最大の空の長方形と周囲長が最大の空の長方形の2つです。[ 7 ]
もう一つの重要な分類は、長方形が軸に沿った長方形の中から求められるのか、それとも任意の方向を向いた長方形の中から求められるのかという点である。
特別なケース
最大面積の正方形
求める長方形が軸に沿った正方形である場合は、ボロノイ図を使用して処理できます。
対応する障害物セットのメトリックは、最大の空円問題と同様です。特に、長方形内の点の場合、時間計算量の最適なアルゴリズムが存在します。
知られている。[ 8 ]
ドメイン:点を含む長方形
1983年にNaamad、Lee、Hsuによって初めて議論された問題[ 1 ]は、次のように述べられています。n個の点を含む長方形Aが与えられたとき、 Aの辺と平行で、 Aの内部にあり、与えられた点を一切含まない、面積が最大の長方形を見つけます。Naamad、Lee、Hsuは、時間計算量nのアルゴリズムを発表しました。
ここで、sは実行可能な解の数、つまり最大の空の長方形の数である。彼らはまた、次のことを証明した。
そして、 sがnに関して二次関数となる例を示した。その後、この問題に対するより優れたアルゴリズムを提示する論文が多数発表された。
ドメイン:線分障害物
等長線分間の空の等長長方形の問題は、1990 年に初めて検討されました[ 9 ]。[ 10 ]その後、非等長障害物間の空の等長長方形というより一般的な問題が検討されました。[ 9 ]
一般化
高次元
3次元空間では、最大の等長空直方体問題を見つけるアルゴリズムや、すべての最大の等長空直方体を列挙するアルゴリズムが知られています。[ 11 ]
参考文献
- 1 2 A. Naamad、DT Lee、W.-L. Hsu (1984)。「最大空長方形問題について」。Discrete Applied Mathematics。8 ( 3 ): 267– 277。doi : 10.1016 / 0166-218X(84)90124-0。
- ↑ 「Google Scholarで「largest empty rectangle」という用語の使用例を検索してください」。
- ↑ 「Google Scholarで「maximal empty rectangle」という用語の使用法を検索してください」。
- ↑ 「Google Scholarで「maximum empty rectangle」という用語の使用例を検索してください」。
- ↑ジェフリー・ウルマン(1984)。「第9章:VLSI設計ツールのアルゴリズム」。『VLSIの計算論的側面』 。コンピュータサイエンスプレス。ISBN 0-914894-95-1。電子設計自動化(設計ルールチェック、回路抽出、配置および配線)に関わる多角形演算のアルゴリズムについて説明します。
- ↑ Baird, HS、Jones, SE、Fortune, SJ (1990)「形状指向カバーによる画像セグメンテーション」[ 1990 ]第10回国際パターン認識会議議事録、第1巻、pp. 820–825、doi : 10.1109/ICPR.1990.118223、ISBN 0-8186-2062-5. S2CID 62735730 .
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ↑ Alok Aggearwal、Subhash Suri (1987)「最大の空の長方形を計算するための高速アルゴリズム」。第3回計算幾何学シンポジウム(SCG '87)議事録、 pp . 278–290。doi : 10.1145 /41958.41988。ISBN 0897912314. S2CID 18500442 .
- ↑ B. Chazelle、RL Drysdale III、DT Lee ( 1984)。「最大の空の長方形の計算」。STACS - 1984 、Lecture Notes in Computer Science。Lecture Notes in Computer Science。166 :43–54。doi:10.1007 /3-540-12920-0_4。ISBN 978-3-540-12920-2。
- 1 2 Thiagarajan, PS (1994年11月23日). 「任意の障害物の中から最大の空の長方形の位置を特定する」 .ソフトウェア技術と理論計算機科学の基礎. Springer. p. 159. ISBN 9783540587156。
- ↑ Subhas C Nandy; Bhargab B Bhattacharya; Sibabrata Ray (1990). "VLSIレイアウト設計における最大等辺空矩形を識別するための効率的なアルゴリズム". Proc. FST & TCS – 10, Lecture Notes in Computer Science . Lecture Notes in Computer Science. 437 : 255– 269. doi : 10.1007/3-540-53487-3_50 . ISBN 978-3-540-53487-7。
- ↑ SC Nandy; BB Bhattacharya (1998). "点とブロックの中の最大空直方体" . Computers & Mathematics with Applications . 36 (3): 11– 20. doi : 10.1016/S0898-1221(98)00125-4 .