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用给定的矩形集填充任意2D形状

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我在2D空间中有一组矩形和任意形状。形状不一定是多边形(可以是圆形),并且矩形具有不同的宽度和高度。任务是用尽可能接近的矩形近似形状。我无法更改矩形尺寸,但可以旋转。

听起来很像包装问题和覆盖问题,但覆盖区域不是矩形的…

我想这是NP问题,而且我很确定应该有一些论文能够显示出很好的启发式解决方案,但是我不知道该怎么办?我应该从哪里开始?

更新:
我刚刚想到一个主意,但我不确定是否值得研究。如果我们将边界形状视为充满水的物理模具,该怎么办?每个矩形均被视为具有大小的带正电的粒子。现在将最小的矩形放到它上面。然后在大小上随机将下一个按大小放下。如果矩形太近,它们会互相排斥。继续添加矩形,直到使用完所有矩形。这种方法行得通吗?


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2020-07-28

共1个答案

小编典典

我认为您可以寻找打包和自动布局生成算法。自动VLSI布局生成算法可能需要类似的内容,就像纺织品布局问题一样。

本文Hegedüs:用矩形覆盖多边形的算法似乎解决了类似的问题。而且由于这篇论文是1982年的,所以看一下引用该论文的论文可能会很有趣。此外,本次会议似乎正在讨论与此相关的研究问题,因此可能是进行此想法研究的关键字或名称的起点。

我不知道计算几何学研究是否有针对您特定问题的算法,或者这些算法是否足够容易/实用。如果必须这样做而又无法查找以前的工作,这就是我将如何处理它。这只是一个方向,到目前为止还不是一个解决方案…

将其表述为优化问题。您具有选择哪个矩形(是或否)的离散变量和连续变量(三角形的位置和方向)的离散变量。现在,您可以设置两个独立的优化程序:拾取矩形的离散优化程序;一旦指定了矩形,便会连续优化位置和方向。交织这两个优化。当然,困难在于优化的制定和设计错误能量,以使其不会陷入某些奇怪的配置(局部最小值)中。我将尝试解决连续最小二乘问题,以便可以使用标准的优化库。

2020-07-28