C++实现四叉树效果(附源码下载)

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什么是四叉树？

如图，设想，

红框表示地图，星星表示单位，黄框表现范围，

要处理地图中范围内的单位，最直接的做法是筛选所有单位。

通过上图可以看到一个显而易见的问题，大部分单位都不需要被处理。

如果把地图分成块，只筛选范围覆盖的块中的单位，这样就可以减少很多不必要的筛选。

四叉树可以有效解决这个问题。

树的每一层都把地图划分四块，根据地图尺寸来决定树的层数，层数越大划分越细。

当需要对某一范围的单位筛选时，只需要定位到与范围相交的树区域，再对其区域内的对象筛选即可。

四叉树的实现

#pragma once
#include "base.h"
#include "math.h"
template <class Value>
class Tree4 {
private:
 struct Pointer {
 Tree4 *LT, *RT, *LB, *RB;
 Pointer() :LT(nullptr), RT(nullptr), LB(nullptr), RB(nullptr)
 { }
 ~Pointer()
 {
  SAFE_DELETE(LT);
  SAFE_DELETE(RT);
  SAFE_DELETE(LB);
  SAFE_DELETE(RB);
 }
 };
public:
 Tree4(const MATH Rect &rect, size_t n = 0): _rect(rect)
 {
 STD queue<Tree4 *> queue;
 queue.push(this);
 for (auto c = 1; n != 0; --n, c *= 4)
 {
  for (auto i = 0; i != c; ++i)
  {
  auto tree = queue.front();
  tree->Root();
  queue.pop();
  queue.push(tree->_pointer.LT);
  queue.push(tree->_pointer.RT);
  queue.push(tree->_pointer.LB);
  queue.push(tree->_pointer.RB);
  }
 }
 }
 template <class Range>
 bool Insert(const Value * value, const Range & range)
 {
 auto tree = Contain(range);
 auto ret = nullptr != tree;
 if (ret) { tree->_values.emplace_back(value); }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 bool Remove(const Value * value, const Range & range)
 {
 auto tree = Contain(range);
 auto ret = nullptr != tree;
 if (ret) { ret = tree->Remove(value); }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 bool Match(const Range & range, const STD function<bool(Value *)> & func)
 {
 if (!MATH intersect(_rect, range))
 {
  return true;
 }
 for (auto & value : _values)
 {
  if (!func(const_cast<Value *>(value)))
  {
  return false;
  }
 }
 auto ret = true;
 if (!IsLeaf())
 {
  if (ret) ret = _pointer.LT->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.RT->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.LB->Match(range, func);
  if (ret) ret = _pointer.RB->Match(range, func);
 }
 return ret;
 }
 template <class Range>
 Tree4 * Contain(const Range & range)
 {
 Tree4<Value> * ret = nullptr;
 if (MATH contain(STD cref(_rect), range))
 {
  if (!IsLeaf())
  {
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.LT->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.RT->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.LB->Contain(range);
  if (nullptr == ret) ret = _pointer.RB->Contain(range);
  }
  if (nullptr == ret)
  ret = this;
 }
 return ret;
 }
private:
 void Root()
 {
 _pointer.LT = new Tree4(MATH Rect(_rect.x, _rect.y, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.LB = new Tree4(MATH Rect(_rect.x, _rect.y + _rect.h * 0.5f, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.RT = new Tree4(MATH Rect(_rect.x + _rect.w * 0.5f, _rect.y, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 _pointer.RB = new Tree4(MATH Rect(_rect.x + _rect.w * 0.5f, _rect.y + _rect.h * 0.5f, _rect.w * 0.5f, _rect.h * 0.5f));
 }
 bool Remove(const Value * value)
 {
 auto iter = STD find(_values.begin(), _values.end(), value);
 auto ret = _values.end() != iter;
 if (ret) { _values.erase(iter); }
 return ret;
 }
 bool IsLeaf()
 {
 return nullptr == _pointer.LT
  || nullptr == _pointer.RT
  || nullptr == _pointer.LB
  || nullptr == _pointer.RB;
 }
 Tree4(const Tree4 &) = delete;
 Tree4(Tree4 &&) = delete;
 Tree4 &operator=(const Tree4 &) = delete;
 Tree4 &operator=(Tree4 &&) = delete;
private:
 MATH Rect _rect;
 Pointer _pointer;
 STD list<const Value *> _values;
};

代码简洁，通俗易懂，承让。

效果图