Was ist ein Quad Tree?
Ein Quad-Baum, manchmal Quadtree, Q-Tree oder QT, ist ein Begriff aus der Informatik, der sich auf eine Methode zum Organisieren von Daten in vier Quadranten bezieht. Datenbanken verwenden manchmal Quad-Bäume, um ihre Datensätze zu speichern und zu finden. Diese Art von Organisationsstruktur eignet sich besonders gut, um ein bestimmtes Bit oder Pixel in einem zweidimensionalen Bild zu finden.
Der Quad-Baum folgt in gewisser Weise der in der Informatik üblichen Baumdatenstruktur. Die normale Baumdatenstruktur sieht aus wie ein umgedrehter Baum, mit dem ein übergeordneter Knoten oben im Baum einen oder mehrere untergeordnete Knoten verbunden hat. Jeder andere Knoten in der Struktur verfügt über einen übergeordneten Knoten und kann eine beliebige Anzahl von untergeordneten Knoten aufweisen, einschließlich Null.
Im Gegensatz zu einer normalen Baumdatenstruktur erfordert eine Quad-Baumstruktur, dass jeder interne Knoten genau vier untergeordnete Knoten hat. Wenn Sie die meisten Quad-Tree-Strukturen darstellen, sehen Sie einen Knoten, an dem vier untergeordnete Knoten hängen, wobei Linien den übergeordneten Knoten mit seinen untergeordneten Knoten verbinden. Die Abbildung kann fortgesetzt werden, wobei vier weitere untergeordnete Knoten an jedem der ursprünglichen vier untergeordneten Knoten hängen.
In anderen Fällen ist die Abbildung eines Quad-Baums eine Region oder ein Quadrat. Immer wenn die Region ihre maximale Kapazität zum Speichern von Daten erreicht, wird sie in vier Quadranten unterteilt. Normalerweise sind die Bereiche und Quadranten Quadrate, obwohl es sich auch um Rechtecke oder andere Formen handeln kann.
Ein Quad-Baum ist eine gute Datenstruktur zum Organisieren von Pixeln in einem Foto und zum Organisieren von Computergrafiken. Das Bild kann in Quadranten unterteilt werden, und jeder Quadrant kann in vier weitere Quadranten unterteilt werden. Dies kann immer wieder wiederholt werden, bis Sie die Ebene der einzelnen Pixel erreicht haben. Wenn ein Quadrant jedoch Pixel enthält, die alle dieselbe Farbe haben, gibt es keinen Grund, den Quadranten weiter zu unterteilen.
Obwohl in einer Quad-Baumstruktur gespeicherte Daten im Vergleich zu anderen Verfahren zum Organisieren von Daten für Computergrafiken viel Speicherplatz erfordern können, hat die Quad-Baumstruktur mehrere Vorteile. Zunächst können Sie das gesamte Foto oder die Grafik in einem einzigen Schritt löschen, indem Sie den Stammknoten löschen, wodurch auch alle untergeordneten Knoten gelöscht werden. Zweitens können Sie die Auflösung in einem Foto schnell reduzieren, indem Sie einfach die letzte Ebene der untergeordneten Knoten löschen. Dadurch wird der benötigte Speicherplatz reduziert. Schließlich ist es mit der Quad-Tree-Struktur einfacher, einen bestimmten Bereich der Fotografie für die Bildbearbeitung zu finden.
Quad-Bäume werden auch in einigen anderen Situationen verwendet, einschließlich der räumlichen Indizierung. Obwohl Quad-Bäume auf zweidimensionale Bilder beschränkt sind, kann die Darstellung eines dreidimensionalen Bildes einer ähnlichen Struktur folgen, die als Octree bezeichnet wird und die Unterteilung eines Würfels in acht Kinder darstellt.