【问题标题】:Faster way to calculate hexagon grid coordinates计算六边形网格坐标的更快方法
【发布时间】:2014-11-01 16:03:55
【问题描述】:

我正在使用以下过程为给定范围(左下 --> 右上)的方形网格计算给定半径的六边形多边形坐标:

def calc_polygons(startx, starty, endx, endy, radius):
    sl = (2 * radius) * math.tan(math.pi / 6)

    # calculate coordinates of the hexagon points
    p = sl * 0.5
    b = sl * math.cos(math.radians(30))
    w = b * 2
    h = 2 * sl


    origx = startx
    origy = starty

    # offsets for moving along and up rows
    xoffset = b
    yoffset = 3 * p

    polygons = []
    row = 1
    counter = 0

    while starty < endy:
        if row % 2 == 0:
            startx = origx + xoffset
        else:
            startx = origx
        while startx < endx:
            p1x = startx
            p1y = starty + p
            p2x = startx
            p2y = starty + (3 * p)
            p3x = startx + b
            p3y = starty + h
            p4x = startx + w
            p4y = starty + (3 * p)
            p5x = startx + w
            p5y = starty + p
            p6x = startx + b
            p6y = starty
            poly = [
                (p1x, p1y),
                (p2x, p2y),
                (p3x, p3y),
                (p4x, p4y),
                (p5x, p5y),
                (p6x, p6y),
                (p1x, p1y)]
            polygons.append(poly)
            counter += 1
            startx += w
        starty += yoffset
        row += 1
    return polygons

这对于数百万个多边形效果很好,但对于大型网格会很快变慢(并占用大量内存)。我想知道是否有办法对此进行优化,可能通过将根据范围计算的顶点的 numpy 数组压缩在一起,并完全删除循环——但是,我的几何形状还不够好,所以有什么建议欢迎改进。

【问题讨论】:

  • 这应该迁移到codereview。
  • 其实这是一个关于六角网格的很好的问题。列表中多边形的排序与您相关吗?
  • @MariaZverina 不一定,不。
  • Urschrei,您是否有兴趣找到一个包含特定 P(x,y) 的包含特定 P(x,y) 的网格的封闭六边形,而无需提前计算整个网格?再问大家,有没有既定的方法呢?提前谢谢你
  • @gboffi 不,我正在计算网格以执行一些空间操作——这不是游戏开发问题;这可能对您有用:redblobgames.com/grids/hexagons/#pixel-to-hex

标签: python numpy geometry computational-geometry hexagonal-tiles


【解决方案1】:

将问题分解为规则的方形网格(不连续)。一个列表将包含所有移位的十六进制(即偶数行),另一个将包含未移位(直)的行。

def calc_polygons_new(startx, starty, endx, endy, radius):
    sl = (2 * radius) * math.tan(math.pi / 6)

    # calculate coordinates of the hexagon points
    p = sl * 0.5
    b = sl * math.cos(math.radians(30))
    w = b * 2
    h = 2 * sl


    # offsets for moving along and up rows
    xoffset = b
    yoffset = 3 * p

    row = 1

    shifted_xs = []
    straight_xs = []
    shifted_ys = []
    straight_ys = []

    while startx < endx:
        xs = [startx, startx, startx + b, startx + w, startx + w, startx + b, startx]
        straight_xs.append(xs)
        shifted_xs.append([xoffset + x for x in xs])
        startx += w

    while starty < endy:
        ys = [starty + p, starty + (3 * p), starty + h, starty + (3 * p), starty + p, starty, starty + p]
        (straight_ys if row % 2 else shifted_ys).append(ys)
        starty += yoffset
        row += 1

    polygons = [zip(xs, ys) for xs in shifted_xs for ys in shifted_ys] + [zip(xs, ys) for xs in straight_xs for ys in straight_ys]
    return polygons

如您所料,压缩会带来更快的性能,尤其是对于较大的网格。在我的笔记本电脑上,计算 30 六边形网格时,我看到了 3 倍的加速 - 2900 六边形网格的速​​度提高了 10 倍。

>>> from timeit import Timer
>>> t_old = Timer('calc_polygons_orig(1, 1, 100, 100, 10)', 'from hexagons import calc_polygons_orig')
>>> t_new = Timer('calc_polygons_new(1, 1, 100, 100, 10)', 'from hexagons import calc_polygons_new')
>>> t_old.timeit(20000)
9.23395299911499
>>> t_new.timeit(20000)
3.12791109085083
>>> t_old_large = Timer('calc_polygons_orig(1, 1, 1000, 1000, 10)', 'from hexagons import calc_polygons_orig')
>>> t_new_large = Timer('calc_polygons_new(1, 1, 1000, 1000, 10)', 'from hexagons import calc_polygons_new')
>>> t_old_large.timeit(200)
9.09613299369812
>>> t_new_large.timeit(200)
0.7804560661315918

可能有机会创建一个迭代器而不是列表来节省内存。取决于您的代码如何使用多边形列表。

【讨论】:

  • 路人,但最好说明每个坐标变量代表什么。从slpbwh不清楚。
【解决方案2】:

这是一个不需要任何循环的解决方案。它创建了 50x50 六边形的网格:

coord_x, coord_y = np.meshgrid(50, 50, sparse=False, indexing='xy')

ratio = np.sqrt(3) / 2
coord_y = coord_y * ratio          # Condense the coordinates along Y-axes
coord_x = coord_x.astype(np.float)
coord_x[1::2, :] += 0.5            # Shift every other row of the grid
coord_x = coord_x.reshape(-1, 1)   # Flatten the grid matrices into [2500, 1] arrays
coord_y = coord_y.reshape(-1, 1)

radius = 5                         # Inflate each hexagon to the required radius
coord_x *= radius 
coord_y *= radius

这是我在 python 中的 hexalattice 包中的一个代码 sn-p,它可以为您执行此操作(+ 网格旋转、大小和绘图的高级选项)

您可以在此处找到更多示例并链接到 repo:LINK

【讨论】:

    猜你喜欢
    • 2020-08-06
    • 2014-01-11
    • 1970-01-01
    • 2019-02-14
    • 1970-01-01
    • 1970-01-01
    • 2023-01-10
    • 2018-11-23
    • 1970-01-01
    相关资源
    最近更新 更多