如何有效地修剪和合并四叉树中的节点？答案

【问题标题】：How can I efficiently prune and merge nodes in a quadtree?如何有效地修剪和合并四叉树中的节点？
【发布时间】：2020-09-05 19:46:57
【问题描述】：

我正在使用四叉树来有效地收集某个 2D 区域中的粒子。粒子随着时间的推移逐渐消失并最终消失，因此我需要在它们死亡时将它们从四叉树中移除。

我面临的问题是如何最好地修剪四叉树以删除空节点，并在节点不再有足够的粒子来证明被分割时合并节点。

我的第一个想法是递归遍历树，检查每个子节点。如果所有 4 个节点都是空的，那么我将使用标志将其传回调用堆栈（空为 true，否则为 false），否则，我将检查每个子节点中的粒子数，以及它们是否' re 都小于 MAX_PER_NODE， 将所有粒子拉入父级并删除子级。

可能类似于以下内容（这个伪代码实际上是我写这篇文章时的意识流，所以请谨慎对待）：

class QuadTreeNode
{
     public bool prune();
     public void deleteChildren(); //just assume it does what you expect...
     private:
     std::vector<ParticleType> particles;
     std::vector<QuadTreeNode*> children; // size <= 4

};

bool QuadTreeNode::prune()
{
    bool allChildrenEmpty = true;
    for(QuadTreeNode & n : children)
    {
        allChildrenEmpty &= n.prune();
    }
    //Merging could be handled by returning the number of particles instead of true/false
    //If the total number of particles falls below the max per bucket, pull the particles into the
    //current node and delete the children...
    if(allChildrenEmpty) this.deleteChildren();
    return allChildrenEmpty && (!this.particles.size());    

}

但是，这似乎效率低下，因为我觉得它需要我触摸树中的每个节点（尽管我想这比访问每个粒子要好）。

有没有更好的方法来实现这种修剪和合并操作？

【问题讨论】：

所有粒子的寿命都一样吗？如果是这样，您可以将它们排成四个队列，每个象限一个。然后，您只需检查最早的粒子是否已过期。

标签： c++ quadtree

【解决方案1】：

假设您没有受到严重的 RAM 限制，您可以为每个节点添加一个权重计数器，表示粒子本身及其后代的总数。每当您插入或删除一个粒子时，都会对其进行更新，这实际上并不昂贵，因为您将这些节点拉入 L1 无论如何。

然后当你删除时你也可以检查权重是否

【讨论】：