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Kapitel 5 – Voronoi-Diagramme & Delaunay-Triangulierungen

Folien: 📄 05-voronoi.pdf · Praktikumsaufgabe 4 (randomisierte Delaunay-Triangulierung)

Zwei Strukturen, die eigentlich eine sind:

  • Das Voronoi-Diagramm zerlegt die Ebene in Zellen: Jede Zelle enthält alle Orte, die einem bestimmten Datenpunkt am nächsten sind. Anwendung: „Wo ist die nächste Post / der nächste Sensor / das nächste Funkmast?“
  • Die Delaunay-Triangulierung verbindet die Punkte, deren Zellen sich berühren. Sie ist der duale Graph des Voronoi-Diagramms und die „schönste“ Triangulierung (maximiert den kleinsten Winkel). Anwendung: Gittererzeugung, Interpolation, Oberflächenrekonstruktion.

Der rote Faden des Kapitels ist der leere Kreis: Voronoi-Knoten sind Mittelpunkte leerer Kreise durch drei Punkte, und genau diese drei Punkte bilden ein Delaunay-Dreieck.

Aufbau​

AbschnittInhaltLaufzeit
5.1 Voronoi-DiagrammeDefinition, Halbebenen, Struktur, 2n−52n-5 / 3n−63n-6, leere Kreise–
5.2 Fortunes AlgorithmusSweep-Line, Strandlinie, Punkt- und KreisereignisseO(nlog⁡n)O(n\log n)
5.3 Delaunay-TriangulierungDualität, Delaunay-Bedingung, Max-Min-Winkel–
5.4 Delaunay-Algorithmusrandomisiert inkrementell, Korrektheit, Laufzeiterwartet O(nlog⁡n)O(n\log n)