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import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* Cette classe implémente la structure QuadTree
*
* @author Xavier Philippeau
*
*/
public class QuadTreeNode {
// organisation des noeuds enfant:
// _________
// | | |
// | NW | NE |
// |____|____|
// | | |
// | SW | SE |
// |____|____|
// types de noeuds
static final int TYPE_ROOT=-1, TYPE_NW=0, TYPE_NE=1, TYPE_SW=2, TYPE_SE=3;
// informations utilisées pour la navigation dans le QuadTree
// types des ancetres communs
private static final int[] rightAncestors = new int[] {TYPE_NW,TYPE_SW};
private static final int[] leftAncestors = new int[] {TYPE_NE,TYPE_SE};
private static final int[] bottomAncestors= new int[] {TYPE_NW,TYPE_NE};
private static final int[] topAncestors = new int[] {TYPE_SW,TYPE_SE};
// tableau de symetrie pour l'inversion des chemins
private static final int[] horizontalReverter = new int[] {TYPE_NE,TYPE_NW,TYPE_SE,TYPE_SW};
private static final int[] verticalReverter = new int[] {TYPE_SW,TYPE_SE,TYPE_NW,TYPE_NE};
// types des enfants
private static final int[] leftNodes = new int[] {TYPE_NW,TYPE_SW};
private static final int[] rightNodes = new int[] {TYPE_NE,TYPE_SE};
private static final int[] topNodes = new int[] {TYPE_NW,TYPE_NE};
private static final int[] bottomNodes = new int[] {TYPE_SW,TYPE_SE};
private static final int[] AllNodes = new int[] {TYPE_NW,TYPE_NE,TYPE_SW,TYPE_SE};
// profondeur maximum de l'arbre
public static int MAXDEPTH=0;
// composants du noeud
public int type;
public int depth;
public QuadTreeNode parent;
public QuadTreeNode[] children = null;
public Object object; // champ libre (donnée utilisateur)
/** constructeur public (racine de l'arbre) */
public QuadTreeNode(Object o) {
this.parent = null;
this.type = TYPE_ROOT;
this.depth = 0;
this.object = o;
}
// constructeur privé (utilisé lors du split)
private QuadTreeNode(QuadTreeNode parent, int type, Object o) {
this.parent = parent;
this.type = type;
this.depth = parent.depth+1;
this.object = o;
if (depth>MAXDEPTH) MAXDEPTH=depth;
}
// retourne le noeud voisin d'un noeud (algorithme générique)
private static QuadTreeNode sibling(QuadTreeNode node, int[] ancestortype, int[] reverter) {
int[] path = new int[MAXDEPTH+1];
int pathlength=0;
// recherche du plus proche ancetre commun
QuadTreeNode ancestor=node;
while(true) {
if (ancestor.type==-1) return null; // no common ancestor -> exit
path[pathlength] = ancestor.type; pathlength++;
if (ancestor.type==ancestortype[0]) {ancestor = ancestor.parent; break;}
if (ancestor.type==ancestortype[1]) {ancestor = ancestor.parent; break;}
ancestor = ancestor.parent;
}
// parcours de l'arbre en utilsant le chemin symetrique
QuadTreeNode cursor=ancestor,next=null;
for(int i=pathlength-1;i>=0;i--) {
if (cursor.children==null) break;
next = cursor.children[ reverter[ path[i] ] ];
if (next==null) break;
cursor=next;
}
return cursor;
}
// parcours reccursif des enfants. Helper pour la methode childrens()
private void childrens_atom(List<QuadTreeNode> results, QuadTreeNode node, int[] finaltypes) {
if (node==null) return;
if (node.children==null) {
results.add(node);
return;
}
for(int type:finaltypes){
childrens_atom(results,node.children[type],finaltypes);
}
}
// retourne la liste des feuilles accessibles à partir d'un noeud
private List<QuadTreeNode> childrens(QuadTreeNode node, int[] finaltypes) {
List<QuadTreeNode> results = new ArrayList<QuadTreeNode>();
childrens_atom(results,node,finaltypes);
return results;
}
// ----------------------------------------------------------------------------------
/** split un noeud, i.e. création des 4 enfants (ordre=NW,NE,SW,SE)*/
public void split(Object... objects) {
if (children!=null) return;
children = new QuadTreeNode[4];
children[TYPE_NW] = new QuadTreeNode(this,TYPE_NW,null);
children[TYPE_NE] = new QuadTreeNode(this,TYPE_NE,null);
children[TYPE_SW] = new QuadTreeNode(this,TYPE_SW,null);
children[TYPE_SE] = new QuadTreeNode(this,TYPE_SE,null);
if(objects.length>=1) children[TYPE_NW].object = objects[0];
if(objects.length>=2) children[TYPE_NE].object = objects[1];
if(objects.length>=3) children[TYPE_SW].object = objects[2];
if(objects.length>=4) children[TYPE_SE].object = objects[3];
}
// ----------------------------------------------------------------------------------
/** retourne le noeud représentant la case de droite */
public QuadTreeNode getRightSibling() {
return sibling(this,QuadTreeNode.rightAncestors,QuadTreeNode.horizontalReverter);
}
/** retourne le noeud représentant la case de gauche */
public QuadTreeNode getLeftSibling() {
return sibling(this,QuadTreeNode.leftAncestors,QuadTreeNode.horizontalReverter);
}
/** retourne le noeud représentant la case du dessus */
public QuadTreeNode getTopSibling() {
return sibling(this,QuadTreeNode.topAncestors,QuadTreeNode.verticalReverter);
}
/** retourne le noeud représentant la case du dessous */
public QuadTreeNode getBottomSibling() {
return sibling(this,QuadTreeNode.bottomAncestors,QuadTreeNode.verticalReverter);
}
// ----------------------------------------------------------------------------------
/** retourne toutes les feuilles de type: gauche */
public List<QuadTreeNode> getLeftChildren() {
return childrens(this,QuadTreeNode.leftNodes);
}
/** retourne toutes les feuilles de type: droite */
public List<QuadTreeNode> getRightChildren() {
return childrens(this,QuadTreeNode.rightNodes);
}
/** retourne toutes les feuilles de type: haut */
public List<QuadTreeNode> getTopChildren() {
return childrens(this,QuadTreeNode.topNodes);
}
/** retourne toutes les feuilles de type: bas */
public List<QuadTreeNode> getBottomChildren() {
return childrens(this,QuadTreeNode.bottomNodes);
}
/** retourne toutes les feuilles */
public List<QuadTreeNode> getLeaves() {
return childrens(this,QuadTreeNode.AllNodes);
}
// ----------------------------------------------------------------------------------
/** retourne les noeuds représentant les cases voisines à gauche */
public List<QuadTreeNode> getRightNeighbors() {
QuadTreeNode sibling = this.getRightSibling();
if (sibling==null) return new ArrayList<QuadTreeNode>();
return sibling.getLeftChildren();
}
/** retourne les noeuds représentant les cases voisines à droite */
public List<QuadTreeNode> getLeftNeighbors() {
QuadTreeNode sibling = this.getLeftSibling();
if (sibling==null) return new ArrayList<QuadTreeNode>();
return sibling.getRightChildren();
}
/** retourne les noeuds représentant les cases voisines au dessus */
public List<QuadTreeNode> getTopNeighbors() {
QuadTreeNode sibling = this.getTopSibling();
if (sibling==null) return new ArrayList<QuadTreeNode>();
return sibling.getBottomChildren();
}
/** retourne les noeuds représentant les cases voisines en dessous */
public List<QuadTreeNode> getBottomNeighbors() {
QuadTreeNode sibling = this.getBottomSibling();
if (sibling==null) return new ArrayList<QuadTreeNode>();
return sibling.getTopChildren();
}
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