Xingheniso xo tirhisana eka ti quadtrees

Vuxokoxoko bya nkoka endzhaku ka ti quadtrees hileswaku swivutiso swo tala swa ndhawu a swi lavi ku kambisisa vunyingi bya datha. Hi ku hlela ndhawu hi ku landzelelana, u hundzula ku lavisisa ka brute-force ku va ku tsemakanya loku kongomisiweke — ku hundzula tisekoni ti va timilisekondi na ku endla leswaku ku tirhisana ka nkarhi wa xiviri ku koteka hambi ku ri hi tidathaseti letikulu.

Ku Aka Murhi wa Quadtree Ku Suka Eka Xo Sungula

Ku tirhisa quadtree ya xisekelo swi tshineleleka hi ndlela yo hlamarisa, hambi ku ri eka vatumbuluxi va le xikarhi. Xivumbeko xa nkoka xi lava swiphemu swi nga ri swingani ntsena: ndzilakano (ndhawu ya rectangular leyi node yi yi funengetaka), capacity (tinhla ta le henhla loko yi nga si avanyisa), points array, na swikombo eka mune wa child nodes (eku sunguleni a yi nga ri na nchumu). Ntirho hinkwawo wo nghenisa wu nga tsariwa ehansi ka milayeni ya 30 ya khodi eka tindzimi to tala.

Ntirho wo avanyisa wu tumbuluxa ti-node ta mune letintshwa ta n’wana, yin’wana na yin’wana yi funengeta kotara yin’we ya ndzilakano wa mutswari. Eka mutswari loyi a nga na ndzilakano (x, y, ku anama, ku leha), n’wana wa le n’walungu-vuxa u kuma (x + ku anama/2, y, ku anama/2, ku tlakuka/2), wa le n’walungu-vupela-dyambu u kuma (x, y, ku anama/2, ku tlakuka/2), na swin’wana. Endzhaku ko avana, tinhla leti nga kona ti tlhela ti averiwa eka vana lava faneleke. Xihoxo lexi tolovelekeke i ku rivala ku basisa nxaxamelo wa tinhla ta mutswari endzhaku ko hangalasiwa nakambe, leswi yisaka eka mimbuyelo leyi phindhiweke hi nkarhi wa swivutiso.

Eka matirhiselo ya vuhumelerisi, ku antswisiwa ko hlayanyana i ka nkoka. Ku veka vuswikoti bya node eka 4-8 wa tinhla hi ntolovelo swi tlula vuswikoti bya 1, hikuva swi hunguta vuenti bya mirhi na le henhla ka swilo swa node. Ku engetela xipimelo xa vuenti bya le henhla (hi ntolovelo 8-12 wa swiyimo) swi sivela timhangu ta vuvabyi laha tinhla to tala ti avelana tikhodixini leti fanaka ku tumbuluxa mirhi leyi dzikeke hi ndlela leyi nga pimiwiki. Naswona eka ti datasets leti cinca cincaka laha tinhla ti fambafambaka — kufana na ku landzelerisa movha — uta lava endlelo ro susa kumbe maqhinga yo pfuxeta nsinya nkarhi na nkarhi, tani hileswi ti quadtrees tinga tiringanisiki kufana na mirhi yo tshwuka-ya ntima.

Quadtrees eka Tipulatifomo ta Mabindzu na Vuxopaxopi

Tipulatifomo ta mabindzu ta manguva lawa ti ya ti tirhana na datha ya ndhawu, hambi ku ri tindhawu ta vaxavi, tindhawu to rhumela, tindhawu to xavisa, kumbe ku landzelerisa nhundzu. Ntlhontlho a hi ku hlayisa ntsena data leyi — yi endla leswaku yi vutisisiwa hi nkarhi wa xiviri hi xikalo. Loko bindzu leri tirhaka eka madoroba ya 50 ri lava ku vona hi mahlo ya mianakanyo ku tala ka vaxavi, vachayeri va ku rhumeriwa ka ndlela, kumbe ku xopaxopa matirhelo ya ku xavisa ya miganga, maqhinga ya le hansi ya ku endla swikombo ya ndhawu ya boha loko dashboard yi layicha hi 200 wa timilisekondi kumbe 20 wa tisekoni.

Leswi i xin’wana xa swivangelo leswi tipulatifomo to fana na Mewayz — leti hlanganisaka 207 wa mimojula leyi hlanganisaka CRM, ku endla ti-invoice, vufambisi bya swikepe, ku bukuta, na vuxopaxopi eka OS yin’we ya bindzu — ti vuyeriwa eka ku khomiwa ka datha ya ndhawu hi ndlela leyinene ehansi ka xihuku. Loko modyuli ya vulawuri bya swifambo yi lava ku kombisa 500 wa mimovha leyi tirhaka eka mepe, kumbe loko modyuli ya CRM yi vona hi mahlo ya mianakanyo tindhawu ta vatirhisi ta 138,000+ ta ku pulana nsimu, maendlelo ya naive ntsena a ya ringani. Swivumbeko swa swikombo swa ndhawu swo fana na ti quadtrees (kumbe leswi ringanaka na swona swa database, ku fana na PostGIS R-trees na ti-index ta ndhawu ta MySQL) swi endla leswaku swi koteka ku nyika swihlawulekisi leswi handle ko lava hardware ya giredi ya bindzu.

Eka mabindzu lama kambelaka tipulatifomo, ku teka swa tirha: switirhisiwa leswi khomaka kahle datha ya ndhawu na ndhawu a swi tirhisi ntsena tialgorithm to saseka hi xikongomelo xa swona. Va endla ku hambana exikarhi ka sisiteme yo bukuta leyi nga hatlisaka yi kombisa vaphakeri va vukorhokeri lava kumekaka eka 10 wa tikhilomitara na leyi tekaka 8 wa tisekoni ku layicha mbuyelo lowu fanaka. Matirhelo eka xiyimo lexi ya hundzuluxela hi ku kongoma eka ntokoto wa mutirhisi naswona, eku heteleleni, mali leyi nghenaka.

Quadtrees vs. Swivumbeko Swin’wana swa Data ya Ndhawu

Quadtrees a hi yona ntsena ndlela yo endla swikombo swa ndhawu, naswona ku twisisa swin’wana swi ku pfuna ku hlawula xitirhisiwa lexi faneleke. R-trees, leyi tirhisiwaka ngopfu eka tidathabeyisi to fana na PostGIS na modyuli ya R*Tree ya SQLite, yi hlela datha eka ti-rectangle ta swipimelo swa le hansi naswona yi khoma swivutiso swa mpfhuka na ku lavisisa ka vaakelani va le kusuhi hi ndlela leyinene. Hi ntolovelo ti tlula ti quadtrees eka vuhlayiselo lebyi simekiweke eka disk hikuva ti hunguta matirhelo ya I/O, hi yona mhaka leyi tidathabeyisi to tala ta ndhawu ti tirhisaka tinxaka ta R-tree endzeni ku tlula ti quadtrees.

Mirhi ya K-d yi avanyisa ndhawu hi ku tirhisa ku cincana ka swiphemu leswi ringanisiweke hi axis (ku sungula hi x, ivi hi y, ivi hi x nakambe) naswona yi kahle swinene eka ku lavisisa ka vaakelani va le kusuhi hi tidimenxini to ringanela. Ti tala ku tlula ti quadtrees loko dimensionality yiri ehansi naswona dataset yiri static, kambe swa tika ku pfuxeta hi dynamically. Geohashes yi teka ndlela yo hambana hi ku helela, yi khoda latitude na longitude eka ntambhu yin’we laha swirhangi leswi avelaniwa swi kombisaka ku va ekusuhi na ndhawu — leswi endlaka leswaku swi va leswinene eka ku endla swikombo swa database na ku hlayisa kambe swi nga olovi ngopfu eka swivutiso swa range yo tihlawulela.

Ti quadtrees ti khoma ta tona eka swiyimo leswi tlangaka hi matimba ya tona: ku endla swikombo swa ndhawu endzeni ka memori, tidathaseti leti cinca-cincaka leti nga na ku nghenisiwa na ku susiwa nkarhi na nkarhi, switirhisiwa swa ku vona laha xivumbeko xa giridi ya xiyimo xa le henhla xi mepeka hi ntumbuluko ku ya eka swiyimo swa ku kurisa, na swiyimo laha ku olova ka ku tirhisiwa ku nga ka nkoka. Eka xitirhisiwa xa le mahlweni lexi hundzuluxelaka 10,000 wa tinhla ta datha eka canvas leyi nga na pan-and-zoom, quadtree leyi tirhisiweke eka 100 wa milayeni ya JavaScript yi ta tlula xitshunxo xin’wana na xin’wana lexi seketeriwaka hi database ntsena hi ku herisa ku hlwela ka netiweke.

Ku Sungula: Magoza lama Landzelaka lama Tirhaka

Loko u lava ku dzikisa ku twisisa ka wena ka mirhi ya mune ku tlula ku hlaya hi yona, ndlela leyi tirhaka swinene i ku aka yin’we hi ku vona. Endla xitirhisiwa xo olova xa canvas laha ku tikhoma swi engetelaka tinhla, naswona hlalela ku avanyisa ka murhi hi nkarhi wa xiviri. Engetela rectangle ya range-query leyi u nga yi kokaka u tlhela u kandziyisa tinhla leti yi ti kumaka. Ku tirhisana loku ka mavoko ku aka ku twisisa loku ku nga riki na nhlayo ya ku hlaya leyi nga ringanaka — u ta hatla u vona leswaku hikokwalaho ka yini datha leyi hlengeletiweke yi tumbuluxa mirhi leyi dzikeke na ndlela leyi mahanyelo yo tsemeta hi nkarhi wa swivutiso ya herisaka swiphemu leswikulu swa ndhawu.

Eka switirhisiwa swa vuhumelerisi, languta swiletelo leswi: loko datha ya wena yi tshama eka dathabeyisi, tirhisa swikombo swa ndhawu leswi dathabeyisi ya wena yi swi nyikaka (PostGIS, MySQL Spatial, MongoDB 2dsphere indexes) ku tlula ku tirhisa ti quadtrees eka khodi ya matirhiselo. Loko u endla ku vona ka tlhelo ra xilayenti kumbe ku lulamisiwa ka le ndzeni ka memori, tilayiburari to fana na d3-quadtree ta JavaScript kumbe pyquadtree ta Python ti ku nyika ku tirhisiwa loku ringetiweke hi nyimpi. Naswona loko u aka pulatifomo leyi khomaka muxaka wihi na wihi wa datha ya ndhawu — ku suka eka tiadirese ta vaxavi ku ya eka ndlela yo rhumela ku ya eka vulawuri bya nsimu — vekisa nkarhi ku twisisa ku endla swikombo swa ndhawu, hikuva hi xisekelo swi ta vumba leswi xitirhisiwa xa wena xi nga swi endlaka hi xikalo.

Mirhi ya mune yi yimela nsinya wo anama eka sayense ya tikhompyuta: leswaku xivumbeko lexi u xi hlawulaka eka datha ya wena xi boha swivutiso leswi u nga swi hlamulaka hi ndlela leyinene. Nxaxamelo wa xiphepherhele wa tikhodixini wu nga hlamula "ndzi nyike tinhla hinkwato," kambe murhi wa mune wu nga hlamula "ndzi nyike tinhla hinkwato ekusuhi na laha" — naswona wu nga swi endla hi ku hatlisa ku ringana ku titwa hi xihatla. Emisaveni leyi 73% wa datha ya bindzu yi nga na xiphemu xa ndhawu ku ya hi swiringanyeto swa indasitiri, vuswikoti byebyo a hi bya dyondzo ntsena. I ku vuyeriwa ka mphikizano.

Swivutiso Leswi Vutisiwaka Nkarhi Na Nkarhi

Xana quadtree i yini naswona yi tirha njhani?

Quadtree i xivumbeko xa datha lexi simekiweke eka mirhi lexi hi ku vuyeleriwa xi avanyisa ndhawu ya swiphemu swimbirhi hi mune wa tikwadranti to ringana. Node yin’wana na yin’wana yi nga khoma nhlayo leyi pimiweke ya tinhla ta data yi nga si avanyisiwa yi va ti node ta mune ta vana. Ku avanyisa loku ka xiyimo xa le henhla ku endla leswaku swivutiso swa ndhawu — ku fana na ku kuma tinhla hinkwato endzeni ka ndhawu leyi nyikiweke — swi hatlisa swinene, ku hunguta nkarhi wo lavisisa ku suka eka linear ku ya eka logarithmic eka swiyimo swo tala leswi tirhaka.

Xana ti quadtrees ti tirhisiwa kwihi hi ntolovelo eka switirhisiwa swa misava ya xiviri?

Ti Quadtrees ti nyika matimba eka tisisiteme to hambana ku katsa na mimepe ya xidijitali leyi nga na ntirho wo pinch-to-zoom, tidashboard to landzelerisa swikepe swa nkarhi wa xiviri, tinjhini to kuma ku tlumbana ka mintlangu ya vhidiyo, na tisisiteme ta mahungu ya ntivo-misava leti tirhisaka timiliyoni ta swivutiso swa ndhawu hi sekoni. Xitirhisiwa xin’wana na xin’wana lexi lavaka ku lavisisa, ku nghenisa, kumbe ku lawula hi ndlela leyinene swilo leswi hangalasiweke eka ndhawu ya swiphemu swimbirhi xi nga vuyeriwa eka ku endla swikombo swa quadtree.

Xana mirhi ya mune yi pimanisiwa njhani na swivumbeko swin’wana swa datha ya ndhawu?

Kuhambana na ti flat grids, ti quadtrees ti cinca xiboho xa tona kuya hi data density — tindzhawu letinga tala ti tshama tiri coarse kasi tindzhawu leti taleke ti avana kuya emahlweni. Loko ku pimanyisiwa na mirhi ya k-d, ti quadtrees ta olova ku ti tirhisa naswona ti lulamerile ku antswa eka datha ya 2D leyi hangalasiweke hi ndlela leyi fanaka. R-trees yi khoma swifundzha leswi hlanganisaka hi ndlela yo saseka swinene, kambe quadtrees yi hlula eka rivilo ro nghenisa naswona swa olova ku yi parallelize eka ndzhwalo wa ntirho wa nkarhi wa xiviri.

Xana ti quadtrees ti nga pfuneta ku antswisa matirhelo eka software ya bindzu?

Hi ku hetiseka. Xitirhisiwa xin’wana na xin’wana xa bindzu lexi khomaka datha ya ndhawu, vuxopaxopi bya ndhawu, kumbe tideshibhodi leti tirhisanaka xi vuyeriwa eka ku antswisiwa ka quadtree. Tipulatifomo to fana na Mewayz, OS ya bindzu ya timodyuli ta 207 ku sukela eka $19/mo, ti tirhisa swivumbeko swa datha leswi tirhaka kahle endzhaku ka swifaniso ku tisa mintokoto yo hatlisa, leyi hlamulaka — ku suka eka mimepe ya vahloti va switolo ku ya eka vuxopaxopi bya nkarhi wa xiviri ku tsemakanya magidi ya tinhla ta datha.