在 Python 中生成 3D 希尔伯特空间填充曲线的算法



我想将RGB颜色立方体中的点映射到Python中的一维列表,以使颜色列表看起来漂亮且连续。

我相信使用 3D 希尔伯特空间填充曲线将是一个很好的方法,但我已经搜索过,没有找到解决这个问题的非常有用的资源。特别是维基百科仅提供生成2D曲线的示例代码。

这篇论文似乎有相当多的讨论:三维希尔伯特空间填充曲线的清单。

引用摘要:

希尔伯特的二维空间填充曲线因其 适合许多应用的良好局部性。但是,事实并非如此 明确将此曲线推广到填充的最佳方法是什么 高维空间。我们认为,使 希尔伯特曲线在二维上是唯一的,由10694807共享 三维结构不同的空间填充曲线。

我在尝试在javascript中做同样的事情时遇到了你的问题。我自己想通了。这是一个递归函数,它将立方体分成 8 个部分并旋转每个部分,使其按顺序遍历希尔伯特曲线。参数表示立方体旋转轴的大小:s、位置:xyz 和 3 个向量。示例调用使用 256^3 立方体,并假设红色、绿色、蓝色数组的长度为 256^3。

使

这段代码适应 python 或其他过程语言应该很容易。

改编自图片: http://www.math.uwaterloo.ca/~wgilbert/Research/HilbertCurve/HilbertCurve.html

    function hilbertC(s, x, y, z, dx, dy, dz, dx2, dy2, dz2, dx3, dy3, dz3)
    {
        if(s==1)
        {
            red[m] = x;
            green[m] = y;
            blue[m] = z;
            m++;
        }
        else
        {
            s/=2;
            if(dx<0) x-=s*dx;
            if(dy<0) y-=s*dy;
            if(dz<0) z-=s*dz;
            if(dx2<0) x-=s*dx2;
            if(dy2<0) y-=s*dy2;
            if(dz2<0) z-=s*dz2;
            if(dx3<0) x-=s*dx3;
            if(dy3<0) y-=s*dy3;
            if(dz3<0) z-=s*dz3;
            hilbertC(s, x, y, z, dx2, dy2, dz2, dx3, dy3, dz3, dx, dy, dz);
            hilbertC(s, x+s*dx, y+s*dy, z+s*dz, dx3, dy3, dz3, dx, dy, dz, dx2, dy2, dz2);
            hilbertC(s, x+s*dx+s*dx2, y+s*dy+s*dy2, z+s*dz+s*dz2, dx3, dy3, dz3, dx, dy, dz, dx2, dy2, dz2);
            hilbertC(s, x+s*dx2, y+s*dy2, z+s*dz2, -dx, -dy, -dz, -dx2, -dy2, -dz2, dx3, dy3, dz3);
            hilbertC(s, x+s*dx2+s*dx3, y+s*dy2+s*dy3, z+s*dz2+s*dz3, -dx, -dy, -dz, -dx2, -dy2, -dz2, dx3, dy3, dz3);
            hilbertC(s, x+s*dx+s*dx2+s*dx3, y+s*dy+s*dy2+s*dy3, z+s*dz+s*dz2+s*dz3, -dx3, -dy3, -dz3, dx, dy, dz, -dx2, -dy2, -dz2);
            hilbertC(s, x+s*dx+s*dx3, y+s*dy+s*dy3, z+s*dz+s*dz3, -dx3, -dy3, -dz3, dx, dy, dz, -dx2, -dy2, -dz2);
            hilbertC(s, x+s*dx3, y+s*dy3, z+s*dz3, dx2, dy2, dz2, -dx3, -dy3, -dz3, -dx, -dy, -dz);
        }
    }
    m=0;
    hilbertC(256,0,0,0,1,0,0,0,1,0,0,0,1);

工程实践中经常使用的不是严格的希尔伯特(皮亚诺)曲线 - 它是莫顿代码。

https://en.wikipedia.org/wiki/Z-order_curve

更容易计算。

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