半邊資料結構

2021-05-27 21:15:05 字數 1203 閱讀 3141

實體的b-rep表示模型是一非常複雜的模型,要求能夠表達出多面體各幾何元素之間完整的幾何和拓撲關係,並且允許對這種幾何和拓撲關係進行修改.在b-rep表示中,體、面、邊和頂點是最基本的幾何元素,在實體的拼合、顯示、分析計算或人機互動過程中,對基本幾何元素的下列操作是必不可少的:

.增加或刪除體、面、邊或頂點;

.已知乙個體,查詢它的所有面、所有邊或所有頂點;

.已知乙個面或乙個邊,查詢它所屬於的體;

.已知乙個面,順序查詢圍成它所有邊;

.已知乙個邊,查詢交於該邊的所有面,或著查詢該邊的鄰邊,或者查詢該邊的兩個端點;

.已知乙個頂點,查詢交於該頂點的所有邊或所有面.

以上這些基本操作的效率直接影響著整個實體造型系統的效率。乙個b-rep資料結構應當方便、迅速地實現幾何元素的這些查詢或增刪操作.為了查詢或操作方便,必須建立各幾何元素間的拓撲關係,且引入其它輔助元素,例如在許多b-rep資料結構中具有環結點,用來表示面的內、外封閉邊界.在b-rep的資料結構設計時,除了需要考慮時間的因素外,還要考慮空間的因素,即模型所佔計算機記憶體的大小,但往往這兩方面是互相矛盾的.要想各個幾何元素之間查詢迅速,必然要在它們之間建立廣泛的聯絡,這樣必然增加儲存空間的佔用量.反過來也是如此,而半邊資料結構就很好的權衡了空間和時間的問題。

在構成多面體的三要素(點、邊、面)中,半邊資料結構仍以邊為核心,但為了方便表達拓撲關係,它將一條邊表示成拓撲意義上方向相反的兩條「半邊」,所以稱為半邊資料結構,其結構入圖:

半邊資料結構共包含六個結點:體、面、環、邊、半邊和頂點.半邊是一連線兩個頂點並具有一固定方向的線段.一系列首尾相連的半邊形成乙個環.半邊的關係是乙個邊包含兩個相反方向的半邊,由這兩個半邊可以查詢交於這個邊的兩個面。半邊的含義如上圖所示.半邊資料結構的優點是幾何元素之間的互相查詢非常方便,不足之處是由於結點多占用空間較大。

半邊資料結構的六個結點在c語言中被表達成「結構」.結點之間通過結構指標互相聯絡.這些結點描述如下:

從圖中可以看出,許多幾何元素可以有不同的搜尋路徑,例如查詢實體上的頂點可以有兩個路徑:一是體→面→環→半邊→頂點;二是體→頂點.第二個路徑比第乙個路徑要簡捷得多,用來進行實體的平移等整體操作;第乙個路徑一般用作區域性查詢。

半邊資料結構

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