Geometric Spanner Networks

Geometric Spanner Networks pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:Cambridge Univ Pr
作者:Narasimhan, Giri/ Smid, Michiel
出品人:
页数:516
译者:
出版时间:2007-1
价格:$ 145.77
装帧:HRD
isbn号码:9780521815130
丛书系列:
图书标签:
  • 计算机科学
  • Spanner
  • Networks
  • Geometric
  • 几何分形
  • 计算几何
  • 网络理论
  • 数据结构
  • 算法
  • 近似计算
  • 嵌入
  • 距离
  • 拓扑
  • 图论
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具体描述

Aimed at an audience of researchers and graduate students in computational geometry and algorithm design, this book uses the Geometric Spanner Network Problem to showcase a number of useful algorithmic techniques, data structure strategies, and geometric analysis techniques with many applications, practical and theoretical. The authors present rigorous descriptions of the main algorithms and their analyses for different variations of the Geometric Spanner Network Problem. Though the basic ideas behind most of these algorithms are intuitive, very few are easy to describe and analyze. For most of the algorithms, nontrivial data structures need to be designed, and nontrivial techniques need to be developed in order for analysis to take place. Still, there are several basic principles and results that are used throughout the book. One of the most important is the powerful well-separated pair decomposition. This decomposition is used as a starting point for several of the spanner constructions.

好的,这是一本关于“几何空间网络”的图书简介,旨在详细描述其内容,同时避免提及您提供的书名《Geometric Spanner Networks》。 --- 图书简介:空间连接与网络构建的理论与实践 本书深入探讨了在二维和高维空间中设计、分析和优化连接网络的复杂挑战与前沿理论。我们聚焦于如何利用几何结构信息来构建高效、鲁棒且具有成本效益的网络,这些网络在计算机科学、通信工程、机器人学以及地理信息系统等多个领域具有核心应用价值。 第一部分:基础理论与几何刻画 本书的开篇部分系统性地奠定了研究的基础。我们从图论的基本概念出发,引入了网络设计中至关重要的“连通性”和“拓扑结构”的量化指标。核心内容在于如何将抽象的网络连接问题映射到具体的欧几里得空间中。 1.1 空间图的构建与表示: 详细阐述了如何基于空间点集的几何关系来定义图的边,重点分析了最近邻图(Nearest Neighbor Graphs, NNGs)和相对邻近图(Relative Neighborhood Graphs, RNGs)的性质。这些结构是许多高级网络算法的起点,我们剖析了它们的构建算法复杂度以及它们在捕捉局部空间结构方面的优劣。 1.2 几何约束下的距离度量: 除了标准的欧几里得距离,书中还探讨了在不同场景下适用的度量标准,例如曼哈顿距离($L_1$ 范数)和切比雪夫距离($L_infty$ 范数)。我们分析了这些度量如何影响网络的拓扑形态和整体性能,特别是当网络需要在非均匀成本的介质上传输信息时。 1.3 关键性能指标的量化: 本部分深入研究了衡量网络质量的几个关键指标:网络的总边长(成本最小化)、网络的直径(最大跳数或延迟)以及网络的鲁棒性(抵抗故障的能力)。我们介绍了如何利用这些指标来评估和比较不同网络结构的设计优劣。 第二部分:优化连接的策略与算法 本部分是全书的核心,专注于解决如何在满足特定性能约束的同时,生成最优或近似最优的连接结构。 2.1 最小生成树的几何变体: 最小生成树(Minimum Spanning Tree, MST)是构建连通网络的基石。我们详细探讨了欧几里得 MST 的高效计算方法,并将其推广到加权空间网络中。重点分析了 Delaunay 三角剖分(Delaunay Triangulation)在简化 MST 计算过程中的作用,解释了为什么 Delaunay 结构能够有效地限制搜索空间。 2.2 扩张因子与近似算法: 在许多实际应用中,追求绝对的最小成本是不现实的,我们转向寻找具有可证明性能保证的近似解。本书详尽分析了“扩张因子”(Dilation Factor)的概念,它衡量了网络路径长度与空间直线距离之间的最大比值。针对最小扩张网络(Minimum-Stretch Networks)的设计,我们提出了多种贪婪算法和局部搜索策略,并提供了严格的性能界限证明。 2.3 维护网络特性的高级结构: 为了提高网络的效率和适应性,我们研究了一系列旨在优化局部连接质量的特定网络结构。这包括那些能保证所有边长不超过某个因子 $ au$ 乘以最近邻距离的网络类型。我们详细比较了不同 $ au$ 值对应的网络构造方法的复杂度和实际效果,例如如何通过局部边删除或替换操作来优化预先构建的粗糙网络。 第三部分:鲁棒性、动态性与实际应用 在真实世界的网络中,节点可能失效或动态变化,因此,对网络鲁棒性和适应性的考量至关重要。 3.1 故障恢复与韧性分析: 我们探讨了如何评估和增强网络在节点或边丢失情况下的生存能力。介绍了连通性算法,如 $k$-连通性($k$-Connectivity)的计算方法,以及如何在网络设计初期就嵌入冗余连接以提高容错性。特别关注了对高密度区域和关键节点周围的局部保护策略。 3.2 动态环境下的网络重构: 当节点位置发生变化时,维持网络的质量是一个持续的挑战。本部分介绍了增量式算法,这些算法允许在少量计算开销下对现有网络进行局部调整,以适应新的空间配置,而不是每次都从头开始构建。分析了保持低扩张因子或最小边长约束下的动态更新机制。 3.3 关键应用领域深入剖析: 无线传感器网络(WSNs): 讨论了如何利用几何结构来最小化通信能耗,同时保证网络覆盖率和连通性,特别是针对能量受限设备的部署优化。 机器人路径规划: 阐述了如何将环境建模为空间图,并使用这些优化的几何网络来指导多机器人系统的有效导航和覆盖任务。 交通与物流网络设计: 将该理论应用于基础设施规划,例如如何通过优化管道、光缆或道路连接来最小化建设成本和最大化服务速度。 总结 本书旨在为研究人员和工程师提供一个全面而深入的框架,用于理解和解决在空间约束下设计高效网络的核心问题。通过结合严格的数学分析和可操作的算法设计,本书不仅阐述了现有理论的深度,更为面向未来复杂系统的网络优化指明了方向。读者将掌握从基础图论到高级几何算法的全套工具,以应对现实世界中对空间连接效率日益增长的需求。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

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对于“几何张网”这个相对比较专业的领域,我希望这本书能够成为一个很好的入门读物,为那些初次接触这个概念的读者提供一个坚实的基础。它应该从最基本的问题出发,解释为什么要研究张网,以及它解决了哪些传统图论或几何问题无法有效解决的挑战。同时,对于已经有一定背景知识的读者,我也希望这本书能提供一些前沿的研究进展和未解决的开放性问题,激发他们的进一步探索和研究兴趣。能够帮助读者从“为什么”和“是什么”过渡到“怎么做”以及“还可以做什么”,是我对这本书的另一个期待。

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在我个人的学习过程中,我经常会遇到一些理论概念在实际操作中如何实现的困惑。因此,我对这本书在算法实现和工程化方面的探讨抱有很高的期望。我希望它能提供一些关于如何高效地构建和维护几何张网的实用技巧和注意事项。比如,在处理大规模点集时,如何优化算法的时间和空间复杂度?在实际的软件开发中,有哪些库或工具可以帮助我们实现几何张网?书中能否提供一些案例,展示如何将几何张网集成到现有的系统中?这些贴近实际操作的内容,将大大提升这本书的实用价值。

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我在阅读一本技术书籍时,非常注重作者的写作风格和组织结构。我希望这本书的章节安排能够逻辑清晰,循序渐进。例如,可以先介绍一些基本的几何概念和图论背景,然后逐步深入到不同类型的张网及其性质,再探讨相关的算法和应用,最后可以有一个总结和展望。语言风格上,我偏好那种既专业严谨又不失生动有趣的表达方式,能够让读者在学习知识的同时,感受到其中的乐趣。过于枯燥的语言或者跳跃的逻辑会严重影响阅读体验,这本书如果能在这些方面做得出色,将是一本值得反复阅读的佳作。

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一本好的技术书籍,除了理论的深度和应用的广度,还应该在数学证明的严谨性和算法实现的清晰度上达到一个很高的水准。我期望作者能够提供清晰、易于理解的算法描述,最好能辅以伪代码或实际的编程示例,这样我才能将书中的理论知识转化为实际操作。对于那些核心的定理和性质,我希望有详细的数学证明,而不是简单地给出一个结论。了解证明过程不仅能加深我对知识的理解,还能培养我严谨的逻辑思维能力。当然,过于晦涩难懂的证明会让人望而却步,所以希望作者能够在这方面找到一个恰当的平衡点,既保证数学的严谨性,又不失其可读性。

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我对这本书最大的期待在于它能否深入浅出地解释“几何张网”在理论层面的核心思想和算法。我希望它能从基础的几何概念出发,例如欧几里得距离、凸包、Voronoi图等等,逐步引申到张网的具体构造方法,比如 Delaunay 三角剖分、Gabriel图、Nearest Neighbor图以及更复杂的特定类型的张网,如 $alpha$-张网、到$(1+epsilon)$-张网等。我希望书中能详细阐述这些图的性质,比如它们是否是张网,以及它们的张力因子(spanner ratio)是多少,这意味着连接任意两点在张网上的路径长度与它们直线距离的比值上限。理解这些理论基础对于我日后分析和设计实际的网络应用至关重要,因为不同的应用场景可能对张网的性能有不同的要求。

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从应用的角度来说,我非常希望这本书能提供丰富的案例研究,展示几何张网如何在现实世界中发挥作用。比如,在无线传感器网络中,如何构建一个高效的通信张网,以最小化节点间的跳数和通信开销,同时确保数据的可靠传输。或者在机器人路径规划中,如何利用张网来加速搜索最优路径,尤其是在大规模、高维度的环境中。我还会关注书中是否探讨了动态环境下的张网问题,例如在节点移动或网络拓扑发生变化时,如何有效地更新张网结构。另外,关于张网在社交网络分析、地理信息系统、甚至生物信息学等领域的潜在应用,我也充满了好奇,希望作者能够拓宽我的视野。

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我一直对“计算几何”这个领域抱有浓厚的兴趣,而“几何张网”无疑是其中一个非常重要且富有挑战性的分支。这本书的题目让我联想到许多在计算几何领域中经典的算法和数据结构,例如 Delaunay 三角剖分在张网构造中的应用,以及 Voronoi 图在分析图的性质时的作用。我非常期待书中能详细阐述这些经典工具如何被巧妙地运用到张网的设计和分析中。同时,我也希望这本书能够介绍一些最新的研究成果,例如在低维空间以外的更高维空间中构建张网,或者在具有特殊几何结构的度量空间中设计张网,这些都是我非常感兴趣的课题。

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对于“几何张网”这样一个相对小众但重要的计算机科学领域,我希望这本书能够成为该领域的权威著作,能够吸引到广泛的读者群体,包括学生、研究人员以及工程师。一本好的技术书籍,不仅要内容充实,还要具有很高的参考价值。我希望书中能够包含大量的参考文献,以便读者能够进一步深入研究相关的论文和资料。此外,一个详细的索引和术语表也是必不可少的,这有助于读者快速查找所需信息,并更好地理解书中的专业术语。如果这本书能够达到这些标准,那它无疑会成为我书架上不可或缺的一部分。

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这本书的封面设计非常有吸引力,那种带有数学符号和抽象几何图形的融合,瞬间就勾起了我对“几何张网”这个概念的强烈好奇。我一直对如何在点集之间构建高效的连接方式很感兴趣,尤其是在需要考虑距离、连通性和资源限制的实际应用中。在阅读这本书之前,我脑海中浮现出的是那种描绘城市交通网络、通信链路或者机器人路径规划的复杂图景。这本书的题目本身就预示着一种将离散的几何点巧妙地组织起来,形成一个“张紧”的网络,使得任意两点之间的路径长度尽可能接近它们在原始空间中的直线距离,同时又满足一定的网络结构上的简洁性和效率。这种“张紧”的概念,我认为是一种非常精妙的平衡,它不是简单地将所有点用最小生成树连接起来,也不是全连接的图,而是介于两者之间,寻找一种最优的妥协。

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在我看来,一本优秀的技术书籍应该能够激发读者的思考,而不仅仅是信息的传递。我希望这本书能够在介绍理论和算法的同时,提出一些引人深思的问题,引导读者去思考张网的局限性、最优性的定义以及在不同约束条件下的权衡。例如,在追求低张力因子的同时,是否会增加网络的复杂度?在实际应用中,我们应该如何根据具体的场景来选择最合适的张网类型?书中能否提供一些分析框架,帮助读者评估不同张网方案的优劣?这些问题的探讨,将有助于我更深入地理解“几何张网”的精髓,并将其应用到自己的研究或实践中。

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spanner graph 从定义看有着“美妙”性质,但没多少人研究。这也是我 phd 期间做过的最可怕的实验,证明了其终究没有卵用。。。此书各方面概括的都很全面,包括一些基本图论的方法,适合摆在书架上供参考。

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