Chan [JACM, 2010] gave a data structure for maintaining the convex hull of a dynamic set of 3D points under insertions and deletions, supporting extreme-point queries. Subsequent refinements by Kaplan, Mulzer, Roditty, Seiferth, and Sharir [DCG, 2020] and Chan [DCG, 2020] preserved the framework while improving bounds. The current best result achieves $O(\log^2 n)$ amortized insertion time, $O(\log^4 n)$ amortized deletion time, and $O(\log^2 n)$ worst-case query time. These techniques also yield dynamic 2D Euclidean nearest neighbor searching via duality, where the problem becomes maintaining the lower envelope of 3D planes for vertical ray-shooting queries. Using randomized vertical shallow cuttings, Kaplan et al. [DCG, 2020] and Liu [SICOMP, 2022] extended the framework to dynamic lower envelopes of general 3D surfaces, obtaining the same asymptotic bounds and enabling nearest neighbor searching under general distance functions. We revisit Chan's framework and present a modified structure that reduces the deletion time to $O(\log^3 n \log\log n)$, while retaining $O(\log^2 n)$ amortized insertion time, at the cost of increasing the query time to $O(\log^3 n / \log\log n)$. When the overall complexity is dominated by deletions, this yields an improvement of roughly a logarithmic factor over previous results.


翻译:Chan [JACM, 2010] 提出了一种数据结构,用于在插入和删除操作下维护动态三维点集的凸包,并支持极值点查询。后续由 Kaplan、Mulzer、Roditty、Seiferth 和 Sharir [DCG, 2020] 以及 Chan [DCG, 2020] 进行的改进保留了原有框架,同时提升了性能界限。当前最佳结果实现了 $O(\log^2 n)$ 的平摊插入时间、$O(\log^4 n)$ 的平摊删除时间以及 $O(\log^2 n)$ 的最坏情况查询时间。这些技术也通过对偶性实现了动态二维欧几里得最近邻搜索,其中问题转化为维护三维平面的下包络以支持垂直射线射击查询。利用随机化垂直浅切割,Kaplan 等人 [DCG, 2020] 和 Liu [SICOMP, 2022] 将该框架扩展至一般三维曲面的动态下包络维护,获得了相同的渐进复杂度界限,并使得在一般距离函数下的最近邻搜索成为可能。我们重新审视 Chan 的框架,提出一种改进结构,将删除时间降低至 $O(\log^3 n \log\log n)$,同时保持 $O(\log^2 n)$ 的平摊插入时间,代价是将查询时间增加至 $O(\log^3 n / \log\log n)$。当整体复杂度主要由删除操作主导时,相较于先前结果,这带来了大约一个对数因子的改进。

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《离散与计算几何》(DCG)是一份国际数学与计算机科学杂志,涵盖了广泛的主题,其中几何在其中扮演着重要的角色。它发表几何论文的主题:多边形、空间细分、填充、覆盖和平铺、配置和排列以及几何图形;几何算法及其复杂性、凸壳、Voronoi图、Delaunay三角剖分和范围搜索;立体建模、计算机图形学、图像处理、模式识别和运动规划;计算拓扑,离散微分几何,几何概率,和真实代数几何。该杂志还接受在图论、数学编程、组合优化、代数几何、数字几何、晶体学、数据分析、机器学习和机器人等领域具有独特几何风格的论文。该杂志还鼓励其他材料,如短视频、动画图形和类似的电子补充材料。 官网地址:http://dblp.uni-trier.de/db/journals/dcg/
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