如何根据点集生成不重叠的小多边形

曾经，在一个城市规划的项目中，有一位工程师面临了一个复杂的问题：如何根据一个点集，每个点都有特定的面积值，生成不重叠的小多边形，这些小多边形必须完全包含在一个大多边形内，同时点集中所有点的面积之和不能超过大多边形的面积？这个问题听起来似乎很有挑战性，但工程师并不退缩，而是踏上了解决之路。

背景

在城市规划和地理信息系统中，有时需要将一个大区域分割成多个小区域，每个小区域都有特定的属性或面积值。这个问题涉及到点集和多边形之间的关系，需要一种算法来解决这个复杂的分割问题。

解决方案

1. 小网格法

一种解决方案是使用小网格来分割整个平面。首先，将大多边形划分成小网格，然后从每个点开始，不断扩散，蚕食周围的小网格，直到蚕食的区域达到点的面积值。这种方法适用于不限制小多边形的边数或不要求边数较少的情况。虽然可能生成的小多边形较多，但可以确保满足点的面积值要求。

2. 距离法

另一种方法是根据点与大多边形边界的距离来生成小多边形。首先，计算每个点距离最近的大多边形边的距离。然后，从距离最近的点开始，尝试生成小多边形，最初以三角形为单位。一旦三角形的一条边与大多边形的边相接触，就开始扩展另外两条边，直到凑够点的面积值。如果三角形的三条边都与其他点相接触，就尝试生成四边形，以此类推。这种方法可以确保生成边数较少的小多边形，但需要谨慎处理边界上的点。

结论

在城市规划和地理信息系统中，根据点集生成不重叠的小多边形是一个复杂的问题，涉及到点的面积值和大多边形的边界。不同的解决方案可以根据具体的需求选择。小网格法适用于不限制小多边形的边数的情况，而距离法可以生成边数较少的小多边形。在解决这个问题时，工程师需要根据项目的要求和复杂性选择合适的方法，以确保最佳的城市规划结果。