切比雪夫距离

✍ dations ◷ 2025-04-03 17:31:45 #度量几何,趣味数学

数学上,切比雪夫距离(Chebyshev distance)或是L度量是向量空间中的一种度量,二个点之间的距离定义为其各座标数值差的最大值。以(x1,y1)和(x2,y2)二点为例,其切比雪夫距离为max(|x2-x1|,|y2-y1|)。切比雪夫距离得名自俄罗斯数学家切比雪夫。

若将国际象棋棋盘放在二维直角座标系中,格子的边长定义为1,座标的x轴及y轴和棋盘方格平行,原点恰落在某一格的中心点,则王从一个位置走到其他位置需要的步数恰为二个位置的切比雪夫距离,因此切比雪夫距离也称为棋盘距离。例如位置F6和位置E2的切比雪夫距离为4。任何一个不在棋盘边缘的位置,和周围八个位置的切比雪夫距离都是1。

若二个向量或二个点 、and ,其座标分别为 p i {\displaystyle p_{i}} 及的直角坐标系坐标为 ( x 1 , y 1 ) {\displaystyle (x_{1},y_{1})} 的点会形成一个正方形,其边长为2,且各边都和坐标轴平行。

在棋盘上,使用的是离散的切比雪夫距离,以任一位置为准,和此点切比雪夫距离为的所有位置也会形成一正方形,若以位置的中心量到其他位置的中心,此正方形的“边长”为2,正方形的边会有2+1个方格,例如,和一位置切比雪夫距离为1的所有位置会形成一个3×3的正方形。

一维空间中,所有的L度量都是一样的-即为二座标差的绝对值。

二维空间下,和一点的曼哈顿距离L1为定值的点也会形成一个正方形,但其边长为√2,而且正方形的边和坐标轴会有π/4(45°)的夹角,因此平面的切比雪夫距离可以视为平面曼哈顿距离旋转再放大后的结果。

不过上述L1度量及L度量之间的关系在更高维度的空间不成立。和一点有相等切比雪夫距离的点会形成一个立方体,各面都和坐标轴垂直,而和一点有相等曼哈顿距离的点会形成一个正八面体。

切比雪夫距离也会用在仓储物流中。

对一个网格(例如棋盘),和一点的切比雪夫距离为1的点为此点的Moore型邻居(英语:Moore neighborhood)。

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