Đang tải... (xem toàn văn)
Khái niệm mô hình và cấu trúc dữ liệuMô hình là gì?Mô hình là thuật ngữ để biểu diễn các hiện tượng trong một phương thức dễ đọc [65].. Khái niệm mô hình và cấu trúc dữ liệu ttMô hình
CHƯƠNG 2: MƠ HÌNH VÀ CẤU TRÚC DỮ LIỆU 2D Bài Mơ hình cấu trúc liệu điạ lý Khái niệm mơ hình cấu trúc liệu Mơ hình cấu trúc liệu raster Mơ hình cấu trúc liệu vector Khái niệm mơ hình cấu trúc liệu Mơ hình gì? Mơ hình thuật ngữ để biểu diễn tượng phương thức dễ đọc [65] Mơ hình trừu tượng hóa, đơn giản hóa giới thực, cầu nối lí thuyết thực tiễn [65] Mơ hình chia thành hai loại: số hóa khơng số hóa Mơ hình khơng số hóa dễ hiểu khó quản trị máy tính [65] Mơ hình liệu gì? Mơ hình liệu phương thức biểu diễn giới thực cách dễ hiểu máy tính [65] Các mơ hình liệu quen thuộc gồm: mơ hình quan hệ, mơ hình thực thể kết hợp, mơ hình hướng đối tượng Khái niệm mơ hình cấu trúc liệu (tt) Mơ hình liệu khơng gian gì? Mơ hình liệu khơng gian mơ hình liệu định nghĩa thuộc tính thao tác đối tượng không gian Những đối tượng mô tả loại liệu không gian như: Điểm, Đường, Bề mặt, Khối Các thuộc tính khơng gian mô tả đối tượng với yếu tố: vị trí, hình dạng, kích thước Các yếu tố phù hợp cho cách biểu diễn đồ họa biểu diễn giá trị số, chuỗi 1 Khái niệm mơ hình cấu trúc liệu (tt) Cấu trúc liệu gì? Là phương pháp cụ thể để tổ chức lưu trữ liệu máy tính Là phương pháp lưu trữ liệu máy tính để sử dụng cách hiệu Là phương pháp hay định dạng cho việc tổ chức liệu máy tính Mơ hình cấu trúc liệu raster Theo truyền thống, cấu trúc không gian GIS tạo phương pháp tiếp cận: Raster Vector Có mơ hình khác để giải vấn đề: Xấp xỉ không gian liên tục rời rạc hóa Hay cấu trúc liệu Ví dụ: Biểu diễn thành phố ? Bởi tập ô (pixel) bao phủ lên lãnh thổ thành phố Bằng tập hợp điểm mô tả biên giới thành phố So sánh Raster Vector Vector Raster Kích thước liệu lưu trữ Nhỏ Lớn Mơ tả đối tượng Bởi đường biên Trực tiếp Biểu diễn khơng gian Chính xác nhờ tập tọa độ đỉnh Xấp xỉ qua ô, khối Quan hệ topology đối tượng Dễ biểu diễn Khó biểu diễn Được sử dụng cho ứng dụng liên Bản đồ, quản lý đô thị quan đến Chuyển đổi tọa độ Dễ Hình ảnh số, địa chất Khó Mơ hình cấu trúc liệu raster (tt) Mơ hình raster? Một đối tượng có cấu trúc raster chúng tạo thành ô (pixel), ô tham chiếu vị trí dịng cột (hình 2.10) Trong 2D, ô phần tử ô lưới giống mảng hai chiều Trong 3D, khối (voxel) phần tử mảng ba chiều Không gian đối tượng chia thành khối Có hai cách để chia này, chia không Cách chia tạo ô, khối có hình dạng kích thước giống Các ơ, khối thường hình chữ nhật hay khối chữ nhật Trong cách chia khơng đều, ơ, khối có hình dạng kích thước khác Kích cỡ ô, khối cho biết độ phân giải Độ phân giải cao biểu diễn giới thực xác, kích thước liệu lưu trữ lớn tốc độ hiển thị lại chậm Một ví dụ thường thấy liệu raster ảnh vệ tinh 2 Mơ hình cấu trúc liệu raster (tt) Cấu trúc liệu raster? Trong biểu diễn raster đều, khơng gian 2D hình chữ nhật chia thành có số lượng định nhỏ hình chữ nhật Mỗi hình chữ nhật nhỏ gọi (cell), có chiều x, y chia theo N x M Mỗi ô gọi pixel pixel có tọa độ x, y cho: xN yM Ví dụ: đa giác P biểu diễn CTDL raster nnhư sau Mơ hình cấu trúc liệu raster (tt) Octree phương pháp biểu diễn cấu trúc cho khối 3D, mơ hình biểu diễn dựa tảng Một bát phân định nghĩa dựa hình lập phương bé chứa khối cần biểu diễn Hình lập phương ban đầu chia thành tám hình lập phương Một bát phân dựa tảng việc phân rã theo thuật toán đệ qui Trong cây, nốt có tám Mỗi kiểm tra trước chia thành tám khác Mỗi nốt có ba giá trị F, E, P F: mơ tả phần tử bị chiếm giữ hồn tồn đối tượng; E: mô tả phần tử không bị chiếm giữ đối tượng; P: mô tả phần tử bị chiếm giữ phần đối tượng Chỉ nốt có trị P tiếp tục chia thành tám 2 Mơ hình cấu trúc liệu raster (tt) Nhập liệu cho kiểu raster máy scanner Sản phẩm máy quét ảnh raster Dung lượng liệu lớn Hầu hết toán xử lý cấu trúc vector, nên sau quết, cần chuyển đổi liệu sang vector Mơ hình cấu trúc liệu vector 3.1 Mơ hình Trong mơ hình vector, đối tượng xây dựng sở Điểm (Point) Cạnh (Edge) Một điểm biểu diễn cặp tọa độ (x, y) Đường mặt biểu diễn bởi: Danh sách: Các điểm (list-có thứ tự) Mảng: Các điểm (array) Tập: Các điểm (set-không thứ tự) Mô hình cấu trúc liệu vector (tt) 3.2 Cấu trúc liệu Đường gấp khúc (polyline): Biểu diễn danh sách điểm .Trong : pi : Đỉnh Pi Pi+1 : Một cạnh Đa giác (polygon): Biểu diễn danh sách điểm, ý (pn p1): cạnh đa giác Vùng (region): Tập đa giác 3 Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Kí hiệu cấu trúc [ ]: Biểu diễn < >: Biểu diễn danh sách {}: Biểu diễn tập hợp Ta có Điểm: [x Є R, y Є R ] Đường gấp khúc: < Điểm > Đa giác: < Điểm > Vùng: {Đa giác} Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Chú ý: Một hình đa giác có n đỉnh có 2n cách biểu diễn, có n cách tuân thủ quy tắc thuận hay nghịch kim đồng hồ Biểu diễn đường gấp khúc đa giác khơng có phân biệt rõ ràng Ví dụ: Trong mơ hình vector, P biểu diễn danh sách < A, B, C, D, E, A> Trong A=(0, 2); C=(5,3);E=(2,4); B=(3,0); D=(4,2) y A E P C D B x Mô hình cấu trúc liệu vector (tt) Ví dụ L1 = L2= L3= {,, } P1 = {} G = {, } 2 1 P2 P1 5 P3 6 Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Hạn chế cách biểu diễn, không phân biệt: Đa giác đơn giản đa giác không đơn giản Đa giác lồi không lồi Đa giác đường gấp khúc : Đa giác đơn giản : Đa giác không đơn giản : Đa giác lồi Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Trong phần trước ta biểu diễn đối tượng đơn lẻ Phần ta biểu diễn tập đối tượng mối quan hệ đối tượng Có mơ hình biểu diễn: Mơ hình Spagheti Mơ hình mạng Mơ hình Topological Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Mơ hình Spagheti Điểm: [x Є R, y Є R] Đường gấp khúc: Đa giác : Vùng: {Đa giác} Đặc điểm Hình thể hình học đối tượng tập hợp mô tả độc lập với đối tượng khác Khơng có topology chúng lưu trữ Thuận lợi: Dễ dàng thêm vào đối tượng tập hợp Hạn chế: Mất mát thông tin topology phần tử 3 Mơ hình cấu trúc liệu vector (tt) Mơ hình mạng Thường biểu diễn cho ứng dụng: Mạng giao thông, mạng điện lực, mạng điện thoại, mơ hình lưu trữ topology điểm, trường Một số khái niệm bản: Trong mơ hình, đối tượng cần quan tâm: Node: Là điểm phân biệt, để nối danh sách cung Cung: Là đường gấp khúc, bắt đầu node kết thúc node Điểm : [ x R, y R] Node : [Điểm, ] Cung : [Điểm đầu, Điểm cuối, ] Đa giác: Vùng : {Đa giác} Thuận lợi: Mô tả topology mạng, hữu dụng vấn đề tối ưu đường tìm kiếm Hạn chế: Khơng lưu trữ thơng tin mối quan hệ đối tượng 2D