[发明专利]一种基于顺序存储二叉树的航线自动生成方法

说明书

本发明涉及一种基于顺序存储二叉树的航线自动生成方法，包括以下步骤：步骤1、初始化二叉树结点数组、航线索引数组；步骤2、二叉树的根结点初始化为起始点；步骤3、判断当前测试线上是否存在碍航区，如果不存在，连接起始点和终点作为自动生成的航线；如果存在，完成当前测试线的子二叉树构建；步骤4、将子二叉树的左、右结点先后添加到结点数组；步骤5、构建左子树和右子树；步骤6、在二叉树构建过程中，每完成一条可行性航线的搜索，将终点结构体添加到结点数组；步骤7、根据存储的航线索引数组和结点数组，比较选出最短可行性航线。本发明避免了航路二叉树的遍历搜索和航路点的判别比较，大大降低了时间复杂度和空间复杂度。

技术领域

本发明属于船舶和航海技术领域，涉及航线自动生成方法，尤其一种基于顺序存储二叉树的航线自动生成方法。

背景技术

电子海图已经广泛应用于海上航行，利用矢量电子海图提供的数据，找出环境空间中的可航行区域与不可航区域，根据起点和目标点位置信息自动生成最优无碰航线。在基于电子海图的自动航线设计中，障碍区绕行是其中的一个关键问题。有人利用方位相差最小和航段最大等准则，建立自动绕行碍航区的机制，在遇到障碍物时直接进行左右路径选择，这种贪婪方法得到的航线可能不是实际的最优航线。为了避免贪婪算法的失真，航路二叉树算法在航线生成过程中进行多路径优化，把起始点作为当前测试点，搜索当前测试点的最近绕行碍航区，根据航路绕行碍航区二分性的特点，确定左、右子结点并建立航路子二叉树，以子结点为当前测试点，重复上述步骤得到各航路子二叉树，最后在所有可行性航路中提取最短距离航线。但是采用航路二叉树方法获取最优航线，在构建二叉树时采用“分段存储”各航路子二叉树的方法实现航路点的保存，按照航路子二叉树的构建顺序，分别将其存储在管理航路二叉树的动态链表中，还需按照“深度优先”和“试探搜索”相结合的原则进行航路点的判别和比较，搜索得到所有可行性航线。对于障碍物密集、地形复杂的海区，航路二叉树方法生成的航路点较多，时间复杂度和空间复杂度会显著提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于顺序存储二叉树的航线自动生成方法，根据电子海图矢量数据提取出的碍航区集合，通过计算机自动计算分析，在海图上任意两点之间快速自动生成最短可行性航线。

本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：

一种基于顺序存储二叉树的航线自动生成方法，包括以下步骤：

步骤1、初始化测试线为起始点和终点之间的连线，初始化二叉树结点数组、航线索引数组为空；

步骤2、二叉树的根结点初始化为起始点，并且将根结点结构体存储到结点数组中；

步骤3、判断当前测试线上是否存在碍航区，如果存在，转到步骤4；如果不存在，转到步骤6；

步骤4、找到距离最近的碍航区，从左、右两侧切点进行绕行，直至找到不位于自身最近碍航区上的航路点，完成当前测试线的子二叉树构建；

步骤5、构建完当前测试线的子二叉树之后，将生成的左、右两个结点先后添加到结点数组中；

步骤6、如果当前测试线上不存在碍航区，分别将终点及其索引存储到二叉树结点数组及航线索引数组；判断当前是否已完成了全局二叉树还是子二叉树，如果已完成全局二叉树的构建，跳到步骤10；否则返回递归循环的步骤7或步骤8；

步骤7、更新测试线起点为左结点结构体中航路点链表的最后一个点，测试线终点不变，转到步骤3构建左子树；

步骤8、更新测试线起点为右结点结构体中航路点链表的最后一个点，测试线终点不变，转到步骤3构建右子树；

步骤9、左、右子树构建完成，判断是否已完成全局二叉树的构建，如果已完成全局二叉树的构建，跳到步骤10；否则返回递归循环的步骤7或步骤8；