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Fréchet距离下子曲线更快的近似覆盖

计算几何 2022-04-22 v1

摘要

子轨迹聚类是轨迹聚类问题的一个重要变体,其中所收集轨迹数据中轨迹模式的起点和终点事先未知。我们以给定折线曲线的集合覆盖问题形式研究该问题:找到最小数量kk的表示曲线,使得输入曲线上的任意点都包含在一个子曲线中,该子曲线与某条表示曲线的Fréchet距离至多为给定Δ\Delta。我们关注表示曲线为线段的情况,并使用几何集合覆盖领域的经典技术来处理这一NP困难问题:我们采用了Br"onniman和Goodrich最初针对小VC维集合覆盖实例提出的乘权更新方法的一种变体。我们得到一个双准则近似算法,计算出由O(klog(k))O(k\log(k))条线段组成的集合,在Fréchet距离至多O(Δ)O(\Delta)下覆盖具有nn个顶点的给定折线曲线。我们证明该算法期望运行时间为O~(k2n+kn3)\widetilde{O}(k^2 n + k n^3),使用O~(kn+n3)\widetilde{O}(k n + n^3)空间。对于cc-packed的二维输入曲线,我们将期望运行时间限制为O~(k2c2n)\widetilde{O}(k^2 c^2 n),空间限制为O~(kn+c2n)\widetilde{O}(kn + c^2 n)。在Rd\mathbb{R}^d中,对nn的依赖改为二次。此外,我们提出了该算法的一个变体,其对候选集使用隐式权值更新,从而在无任何输入曲线假设下实现对nn的近线性运行时间,同时保持相同的近似界。这是以对相对弧长的小(多对数)依赖为代价的。

关键词

引用

@article{arxiv.2204.09949,
  title  = {Faster Approximate Covering of Subcurves under the Fr\'echet Distance},
  author = {Frederik Brüning and Jacobus Conradi and Anne Driemel},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2204.09949},
  year   = {2022}
}

备注

42 pages, 14 figures