用什麼存起來geometry

為了解決存儲大規模幾何數據的問題，我們需要選擇合適的數據結構進行存儲和管理。在這篇文章中，我們將從多個方面介紹如何選擇存儲幾何數據的數據結構，以及如何使用代碼實現。

一、數組

數組是一種簡單的數據結構，可以用於存儲幾何數據的頂點坐標、三角形面片索引等信息。使用數組存儲幾何數據可以快速訪問，但不便於修改和刪除數據。

//示例代碼：在數組中存儲一個立方體的頂點坐標和面片索引
float vertices[] = {
    //頂點坐標
    -1,-1,-1,
    -1,-1, 1,
    -1, 1,-1,
    -1, 1, 1,
     1,-1,-1,
     1,-1, 1,
     1, 1,-1,
     1, 1, 1,
};
int indices[] = {
    //三角形面片索引
    0,1,2, 1,3,2,
    4,6,5, 5,6,7,
    0,2,4, 4,2,6,
    1,5,3, 3,5,7,
    0,4,1, 1,4,5,
    2,3,6, 3,7,6
};

二、鏈表

鏈表是一種靈活的數據結構，可以方便地添加、修改和刪除幾何數據。但是，鏈表的訪問速度較慢，並且需要額外的指針空間。

//示例代碼：使用鏈表存儲不規則多邊形的頂點坐標
class Vertex {
public:
    float x;
    float y;
    float z;
    Vertex* next;
};
Vertex* head = NULL;
void addVertex(float x, float y, float z) {
    Vertex* vertex = new Vertex;
    vertex->x = x;
    vertex->y = y;
    vertex->z = z;
    vertex->next = head;
    head = vertex;
}

三、樹形結構

樹形結構是一種適用於層次化數據的數據結構，可以用來存儲具有層次結構的幾何數據，例如點雲和體數據。使用樹形結構可以方便地進行查找和遍歷操作。

//示例代碼：使用kd-tree存儲點雲數據
class Node {
public:
    float x;
    float y;
    float z;
    Node* left;
    Node* right;
};
Node* buildTree(vector nodes, int depth) {
    if (nodes.empty()) return NULL;
    int axis = depth % 3;
    sort(nodes.begin(), nodes.end(), [&](Node* A, Node* B){
        if (axis == 0) return A->x < B->x;
        if (axis == 1) return A->y < B->y;
        if (axis == 2) return A->z < B->z;
    });
    int mid = nodes.size() / 2;
    Node* node = nodes[mid];
    node->left = buildTree(vector(nodes.begin(),nodes.begin()+mid), depth+1);
    node->right = buildTree(vector(nodes.begin()+mid+1,nodes.end()), depth+1);
    return node;
}

四、圖形數據庫

圖形數據庫是一種專門用於存儲幾何數據的數據庫，可以進行高效的數據索引和查詢操作。使用圖形數據庫可以支持更複雜的幾何數據模型，例如曲面和體數據。

//示例代碼：使用Neo4j圖形數據庫存儲幾何數據
CREATE (:Mesh {name:'cube'})
WITH [
  [-1,-1,-1],[-1,-1,1],[-1,1,-1],[-1,1,1],
  [1,-1,-1],[1,-1,1],[1,1,-1],[1,1,1]
] AS vertices
UNWIND range(1, length(vertices)) AS index
WITH vertices[index-1] AS xyz, index
CREATE (v:Vertex {xyz:xyz})-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f1:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f2:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f3:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f4:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f5:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f6:Face)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
WITH [f1,f2,f3,f4,f5,f6] AS faces
UNWIND range(1, length(faces)) AS index
WITH faces[index-1] AS f, index
CREATE (v1:Vertex)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (v2:Vertex)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (v3:Vertex)-[:BELONGS_TO]->(:Mesh {name:'cube'})
CREATE (f)-[:HAS_VERTEX]->(v1)
CREATE (f)-[:HAS_VERTEX]->(v2)
CREATE (f)-[:HAS_VERTEX]->(v3)
WITH faces, range(1, length(faces)*3) AS index
UNWIND index AS idx
WITH faces[idx/3] AS f, idx%3+1 AS i
WITH f, COLLECT(f.vertices[i]) AS vs
WITH f, vs[0] AS v0, vs[1] AS v1, vs[2] AS v2
CREATE (v0)-[:CONNECT_TO]->(v1)
CREATE (v1)-[:CONNECT_TO]->(v2)
CREATE (v2)-[:CONNECT_TO]->(v0)
CREATE (f)-[:HAS_EDGE]->(v0)-[:EDGE_TO]->(v1)<-[:HAS_EDGE]-(f)
CREATE (f)-[:HAS_EDGE]->(v1)-[:EDGE_TO]->(v2)<-[:HAS_EDGE]-(f)
CREATE (f)-[:HAS_EDGE]->(v2)-[:EDGE_TO]->(v0)<-[:HAS_EDGE]-(f)