5つの別々のポイント間の最大距離を見つける

Aug 22 2020

座標平面上に5つの別々の点が与えられているとしましょう。

あるポイントから別のポイントまでの最大距離をどのように見つけることができますか?

つまり、2点間の距離ではありませんが、各点を通過して最大の距離を見つけたいと思います。

これを行うための簡単な式は1つありますか?はっきりしているといいのですが。

回答

1 MichaelStachowsky Aug 22 2020 at 01:24

既知の効率的なアルゴリズムはありませんが(Doug Mのコメントを参照)、ユークリッド距離を見つけるよりも簡単な方法で解決できます。特に、ノルムの次のプロパティを使用します。

しましょう $d^p_{i,j}$ ポイント間のpノルム距離である $i$ そして $j$(技術的になりたい場合は、これらの2つの点を引くことによって形成されるベクトルのpノルムです)。一般的にこれを証明することはできないので、pを1または2に制限しましょう。$i,j$ と任意 $p$$d^p_{i,j}$ が最大の場合、すべての場合に最大になります $p$

実際には、これは1ノルムを計算できることを意味します。これははるかに簡単です。1ノルムは次のようになります。

$$d^1_{i,j} = |x_i-x_j| + |y_i - y_j|$$

したがって、計算上は、(2ノルムを使用して)2つの減算、2乗、合計、および平方根ではなく、2つの減算、場合によっては否定、および合計を実行する必要があります。

最高の1ノルムを探してから、単一の2ノルムのみを計算します。

1 D.G. Aug 22 2020 at 01:55

これは現在未解決の問題であり、Planar Euclidean MaximumTSPです。

に最適な線形時間アルゴリズムが存在します $\mathbb{R}^2$ とともに $L_1$-ノルム([1]の定理3を参照)。

最大TSPはNP困難として知られています $\mathbb{R}^3$ ユークリッドノルムを使用します([1]の定理4を参照)。

[1]:幾何学的最大巡回セールスマン問題(arxiv)


または、平面の点のセットの直径を尋ねることもできます。

この場合、回転キャリパー法が最適です$O(n \log n)$ アルゴリズム。

個々の比較を高速化するために、2乗ユークリッドノルムを使用できます。