Кіріспе
Хилберт қисығы (кейде Хилберт кеңістікті толтыру қисығы деп те аталады) – неміс математигі Дэвид Хилберт 1891 жылы тұңғыш рет сипаттаған, ал 1890 жылы Джузеппе Пеано ашқан кеңістікті толтыру Пеано қисықтарының бір түрі. Кеңістікті толтырғандықтан, оның Хаусдорф өлшемі 2-ге тең (нақтырақ айтқанда, оның бейнесі – өлшемнің кез келген анықтамасы бойынша өлшемі 2 болатын бірлік шаршы; оның графигі – Хаусдорф өлшемі 2 болатын, жабық бірлік аралыққа гомеоморфты жиын). Хилберт қисығы кезең-кезеңімен сызықты қисықтардың лиміті ретінде құрастырылады. -інші қисықтың ұзындығы , яғни, әр қисық ауданы бар квадратқа сыйып тұрса да, ұзындығы экспоненциалды түрде өседі.
The Hilbert curve (also known as the Hilbert space filling curve) is a continuous fractal space filling curve first described by the German mathematician David Hilbert in 1891, as a variant of the space filling Peano curves discovered by Giuseppe Peano in 1890. Because it is space filling, its Hausdorff dimension is 2 (precisely, its image is the unit square, whose dimension is 2 in any definition of dimension; its graph is a compact set homeomorphic to the closed unit interval, with Hausdorff dimension 2). The Hilbert curve is constructed as a limit of piecewise linear curves. The length of the th curve is , i. e., the length grows exponentially with , even though each curve is contained in a square with area .
Қолданбалар мен карталау алгоритмдері
Шынайы Гилберт қисығы да, оның дискретті жуықтамалары да пайдалы, себебі олар 1D және 2D кеңістік арасындағы байланысты жасап, жергіліктілікті жақсы сақтайды. Яғни, бірөлшемді кеңістікте бір-біріне жақын екі дерек нүктесі, бүктеліп келгеннен кейін де жақын болып қалады. Керісінше, бұл әрқашан дұрыс бола бермейді. Осы жергілікті қасиетінің арқасында Гилберт қисығы компьютер ғылымында кеңінен қолданылады. Мысалы, компьютерлер пайдаланатын IP-адрестердің диапазоны Гилберт қисығы арқылы суретте көрсетілуі мүмкін. Сурет құру коды әр пикселдің түсін табу үшін 2D-ден 1D-ге түрлендіріледі, ал Гилберт қисығы кейде қолданылады, себебі ол жақын IP-адрестерді суретте бір-біріне жақын ұстайды. Гилберт қисығының жергілікті қасиеттері мобильді роботтармен аймақтарды зерттеу алгоритмдерін жасау үшін де пайдаланылған. "Римерсма дитерингі" деп аталатын алгоритмде, сұрғылт суреттерді шектік мәнге келтіру арқылы дитерленген қара-ақ суреттерге түрлендіруге болады, сонда әр пикселден қалған мөлшері Гилберт қисығы бойымен келесі пикселге қосылады. Мұны істеу үшін код 1D-ден 2D-ге түрлендіріледі, және Гилберт қисығы кейде қолданылады, себебі ол пикселдердің қатары бойынша солдан оңға реттелгенде көзге көрінетін мазасыз үлгілерді жасамайды. Жоғары өлшемдегі Гилберт қисықтары – Грей кодтарының жалпылама түрінің мысалы болып табылады және кейде ұқсас мақсаттарда, ұқсас себептермен қолданылады. Көпөлшемді деректер базалары үшін Z тәртібінің орнына Гилберт тәртібін пайдалану ұсынылған, себебі ол жергіліктілікті жақсы сақтайды. Мысалы, Гилберт қисықтары R-ағаш индекстерін сығып, жылдамдату үшін қолданылған (Гилберт R-ағашын қараңыз). Олар деректер қоймаларын сығыстыруға да көмектеседі. Қисық бойындағы кез келген нүктенің сызықтық қашықтығын, Скиллинг әдісі сияқты бірнеше стандартты математикалық әдістерді пайдалана отырып, берілген n үшін n өлшемдегі координаттарға және керісінше түрлендіруге болады. Деректер кеңістігі тіктөртбұрыш болмаған жағдайда да Гилберт қисықтарын тиімді жүзеге асыру мүмкін. Сонымен қатар, Гилберт қисықтарының жоғары өлшемдерге бірнеше мүмкін жалпылама түрлері бар.
Басқа іске асырулар
Graphics Gems II Хилберт қисығының үйлесімділігін талқылайды және оны іске асыру жолын ұсынады. Хилберт қисығы суреттер мен бейнелерді көрсетуде кеңінен қолданылады. Blender және Cinema 4D сияқты көптеген бағдарламалар Хилберт қисығын нысандарды іздеу және сахнаны рендерлеу үшін пайдаланады. 3D-принтерге арналған 3D модельдерді өңдеу жолдарына айналдыруға қолданылатын slicer бағдарламалық жасақтамасында әдетте Хилберт қисығы толтыру үлгісі ретінде ұсынылады.