C++實現四叉樹效果的方法

這篇文章主要介紹了C++實現四叉樹效果的方法，具有一定借鑒價值，感興趣的朋友可以參考下，希望大家閱讀完這篇文章之后大有收獲，下面讓小編帶著大家一起了解一下。

什么是四叉樹？

如圖，設想，

紅框表示地圖，星星表示單位，黃框表現范圍，

要處理地圖中范圍內的單位，最直接的做法是篩選所有單位。

通過上圖可以看到一個顯而易見的問題，大部分單位都不需要被處理。

如果把地圖分成塊，只篩選范圍覆蓋的塊中的單位，這樣就可以減少很多不必要的篩選。

四叉樹可以有效解決這個問題。

樹的每一層都把地圖劃分四塊，根據地圖尺寸來決定樹的層數，層數越大劃分越細。

當需要對某一范圍的單位篩選時，只需要定位到與范圍相交的樹區域，再對其區域內的對象篩選即可。

四叉樹的實現

#pragma once
#include "base.h"
#include "math.h"
template <class Value>
class Tree4 {
private:
 struct Pointer {
 Tree4 *LT, *RT, *LB, *RB;
 Pointer() :LT(nullptr), RT(nullptr), LB(nullptr), RB(nullptr)
 { }
 ~Pointer()
 {
  SAFE_DELETE(LT);
  SAFE_DELETE(RT);
  SAFE_DELETE(LB);
  SAFE_DELETE(RB);
 }
 };
public:
 Tree4(const MATH Rect &rect, size_t n = 0): _rect(rect)
 {
 STD queue<Tree4 *> queue;
 queue.push(this);
 for (auto c = 1; n != 0; --n, c *= 4)
 {
  for (auto i = 0; i != c; ++i)
  {
  auto tree = queue.front();
  tree->Root();
  queue.pop();
  queue.push(tree->_pointer.LT);
  queue.push(tree->_pointer.RT);
  queue.push(tree->_pointer.LB);
  queue.push(tree->_pointer.RB);
  }
 }
 }
 template <class Range>
 bool Insert(const Value * value, const Range & range)
 {
 auto tree = Contain(range);
 auto ret = nullptr != tree;
 if (ret) { tree->_values.emplace_back(value); }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 bool Remove(const Value * value, const Range & range)
 {
 auto tree = Contain(range);
 auto ret = nullptr != tree;
 if (ret) { ret = tree->Remove(value); }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 bool Match(const Range & range, const STD function<bool(Value *)> & func)
 {
 if (!MATH intersect(_rect, range))
 {
  return true;
 }
 for (auto & value : _values)
 {
  if (!func(const_cast<Value *>(value)))
  {
  return false;
  }
 }
 auto ret = true;
 if (!IsLeaf())
 {
  if (ret) ret = _pointer.LT->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.RT->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.LB->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.RB->Match(range, func);
 }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 Tree4 * Contain(const Range & range)
 {
 Tree4<Value> * ret = nullptr;
 if (MATH contain(STD cref(_rect), range))
 {
  if (!IsLeaf())
  {
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.LT->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.RT->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.LB->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.RB->Contain(range);
  }
  if (nullptr == ret)
  ret = this;
 }
 return ret;
 }
private:
 void Root()
 {
 _pointer.LT = new Tree4(MATH Rect(_rect.x, _rect.y, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.LB = new Tree4(MATH Rect(_rect.x, _rect.y + _rect.h * 0.5f, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.RT = new Tree4(MATH Rect(_rect.x + _rect.w * 0.5f, _rect.y, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.RB = new Tree4(MATH Rect(_rect.x + _rect.w * 0.5f, _rect.y + _rect.h * 0.5f, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 }
 bool Remove(const Value * value)
 {
 auto iter = STD find(_values.begin(), _values.end(), value);
 auto ret = _values.end() != iter;
 if (ret) { _values.erase(iter); }
 return ret;
 }
 bool IsLeaf()
 {
 return nullptr == _pointer.LT
  || nullptr == _pointer.RT
  || nullptr == _pointer.LB
  || nullptr == _pointer.RB;
 }
 Tree4(const Tree4 &) = delete;
 Tree4(Tree4 &&) = delete;
 Tree4 &operator=(const Tree4 &) = delete;
 Tree4 &operator=(Tree4 &&) = delete;
private:
 MATH Rect _rect;
 Pointer _pointer;
 STD list<const Value *> _values;
};

代碼簡潔，通俗易懂，承讓。

效果圖

左側全圖遍歷，右側四叉樹遍歷，通過左上角的開銷時間，差異很明顯。

感謝你能夠認真閱讀完這篇文章，希望小編分享的“C++實現四叉樹效果的方法”這篇文章對大家有幫助，同時也希望大家多多支持億速云，關注億速云行業資訊頻道，更多相關知識等著你來學習!