前往小程序,Get更优阅读体验!
立即前往
首页
学习
活动
专区
工具
TVP
发布
社区首页 >专栏 >Geo Hash

Geo Hash

作者头像
悠扬前奏
发布2021-11-24 15:46:42
8270
发布2021-11-24 15:46:42
举报
文章被收录于专栏:悠扬前奏的博客

工作需要,实现了一下Geo Hash算法。 尽量直接使用位操作,比网上常见的字符串判断位值得写法效率应该高一点。 TODO:循环的写法可以再优雅一点;注释可以再清晰一点。

代码语言:javascript
复制
import java.util.Arrays;
import java.util.BitSet;
import java.util.HashMap;

/**
 * GeoHash编码
 * 采用base32格式编码,5位一编码,存在经纬度精度不一致的情况,此时经度的经度优先
 *
 * @author pengjz <br>
 * @version 1.0 <br>
 * @description GeoHash <br>
 * @date 2021/9/24 16:50 <br>
 */
public class GeoHash {

    public static final int BASE_BIT_NUM = 5;

    public static final double MIN_LAT = -90;
    public static final double MAX_LAT = 90;
    public static final double MIN_LON = -180;
    public static final double MAX_LON = 180;

    private final int hashLength;
    /**
     * 二进制长
     */
    private final int bitLength;

    /**
     * 单独经纬度的长(单数取维度优先)
     */
    private final int latLength;

    /**
     * 该精度下最小维度
     */
    private double minLat;
    /**
     * 该精度下最小经度
     */
    private double minLon;

    private final static char[] DIGITS = {'0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8',
            '9', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'j', 'k', 'm', 'n', 'p',
            'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z'};

    /**
     * 定义编码映射关系
     */
    final static HashMap<Character, Integer> LOOKUP = new HashMap<>();

    /*
      初始化编码映射内容
     */
    static {
        int i = 0;
        for (char c : DIGITS) {
            LOOKUP.put(c, i++);
        }
    }

    /**
     * 构造函数,参数为hash编码长度,长度越长经度越高
     * 经度的经度优先
     *
     * @param hashLength hash编码长度
     */
    public GeoHash(int hashLength) {
        this.hashLength = hashLength;
        this.latLength = (int) ((hashLength * BASE_BIT_NUM + 0.5) / 2 + 0.5);
        this.bitLength = latLength * 2;
        /*
         * Hash编码长度,也就是hash表示的经度
         */
        int scaleTime = hashLength * BASE_BIT_NUM / 2;
        minLat = MAX_LAT - MIN_LAT;
        for (int i = 0; i < scaleTime; i++) {
            minLat /= 2.0;
        }
        minLon = MAX_LON - MIN_LON;
        for (int i = 0; i < latLength; i++) {
            minLon /= 2.0;
        }
    }


    /**
     * hash编码
     *
     * @param lat 纬度
     * @param lon 经度
     * @return geo hash
     */
    public String encode(double lat, double lon) {
        // 经纬度的位编码
        BitSet latBits = getBits(lat, MIN_LAT, MAX_LAT);
        BitSet lonBits = getBits(lon, MIN_LON, MAX_LON);
        BitSet gpsBits = new BitSet();
        /*
         * 把位编码整合,上一步低精度在低位,高精度在高位,这里需要翻转
         */
        for (int i = 0; i < latLength; i++) {
            if (lonBits.get(i)) {
                gpsBits.set(bitLength - i * 2 - 1);
            }
            if (latBits.get(i)) {
                gpsBits.set(bitLength - i * 2 - 2);
            }
        }
        // 对整合后的位进行编码
        return bsToBase32(gpsBits);
    }

    public String encode(Gps gps) {
        return encode(gps.getLat(), gps.getLon());
    }

    /**
     * 将二进制编码转换为hash字符串
     *
     * @param bitSet 二进制编码
     * @return hash字符串
     */
    private String bsToBase32(BitSet bitSet) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        for (int i = bitLength; i >= BASE_BIT_NUM; i -= BASE_BIT_NUM) {
            final BitSet aSet = bitSet.get(i - BASE_BIT_NUM, i);
            final long[] longs = aSet.toLongArray();
            if (longs.length > 0) {
                sb.append(DIGITS[(int) longs[0]]);
            } else {
                sb.append(DIGITS[0]);
            }
        }
        return sb.toString();
    }

    public Gps decode(String geoHash) {

        /*
         * 整合位编码
         * 上一步高精度在高位,需要翻转
         */
        BitSet bitSet = base32ToBs(geoHash);
        BitSet latSet = new BitSet();
        BitSet lonSet = new BitSet();
        for (int i = 0; i < latLength; i++) {
            // 偶数位,经度
            if (bitSet.get(hashLength * BASE_BIT_NUM - 1 - i * 2)) {
                lonSet.set(i);
            }
            // 奇数位,维度
            if (hashLength * BASE_BIT_NUM - 2 - i * 2 > 0
                    && bitSet.get(hashLength * BASE_BIT_NUM - 2 - i * 2)) {
                latSet.set(i);
            }
        }
        // 算出来是格子靠近0,0的角,需要加挪到格子中间更准
        return new Gps(
                decodeLat(latSet, MIN_LAT, MAX_LAT) + minLat / 2,
                decodeLat(lonSet, MIN_LON, MAX_LON) + minLon / 2
        );
    }

    private double decodeLat(BitSet bitSet, double minLat, double maxLat) {
        double mid = 0;
        for (int i = 0; i < bitSet.length(); i++) {
            mid = (minLat + maxLat) / 2;
            if (bitSet.get(i)) {
                minLat = mid;
            } else {
                maxLat = mid;
            }
        }
        return mid;
    }

    private BitSet base32ToBs(String base32) {
        BitSet bitSet = new BitSet();
        for (int i = 0; i < this.hashLength; i++) {
            int int32 = LOOKUP.get(base32.charAt(i));
            for (int j = 0; j < BASE_BIT_NUM; j++) {
                final int i1 = 1 << j;
                if ((int32 & i1) == i1) {
                    bitSet.set((this.hashLength - 1 - i) * BASE_BIT_NUM + j);
                }
            }
        }
        return bitSet;
    }

    /**
     * 获取经纬度的二进制编码
     *
     * @param lat    经度/纬度
     * @param minLat 最小经度/维度
     * @param maxLat 最大经度/维度
     * @return 二进制编码
     */
    private BitSet getBits(double lat, double minLat, double maxLat) {
        BitSet bitSet = new BitSet(latLength);
        for (int i = 0; i < latLength; i++) {
            double mid = (minLat + maxLat) / 2;
            if (lat >= mid) {
                bitSet.set(i);
                minLat = mid;
            } else {
                maxLat = mid;
            }
        }
        return bitSet;
    }

    public String[][] getAroundGeoHash(Gps gps) {
        return getAroundGeoHash(gps.getLat(), gps.getLon());
    }

    /**
     * 根据hash code获取周围的hashcode
     *
     * @param hashCode 中心点的hashcode
     * @return 以hashcode为中心点的周围九个格子的hashcode
     */
    public String[][] getAroundGeoHash(String hashCode) {
        Gps gps = this.decode(hashCode);
        return getAroundGeoHash(gps.getLat(), gps.getLon());
    }

    /**
     * 获取包含周围格子的geoHash字符串
     * 返回值为二维数组,对应其方位
     * 西北   正北  东北
     * 正西   中间  正东
     * 西南   正南  东南
     *
     * @param lat 中心点维度
     * @param lon 中心点经度
     * @return 周围的geoHash字符串
     */
    public String[][] getAroundGeoHash(double lat, double lon) {
        // 结果矩阵
        String[][] result = new String[3][3];
        // 北边格子的维度
        double northLat = lat + minLat;
        // 南边格子的维度
        double southLat = lat - minLat;
        // 东边各自的经度
        double eastLon = lon + minLon;
        // 西边各自的经度
        double westLon = lon - minLon;
        // 西北
        result[0][0] = encode(northLat, westLon);
        // 正北
        result[0][1] = encode(northLat, lon);
        // 东北
        result[0][2] = encode(northLat, eastLon);
        // 正西
        result[1][0] = encode(lat, westLon);
        // 正中
        result[1][1] = encode(lat, lon);
        // 正东
        result[1][2] = encode(lat, eastLon);
        // 西南
        result[2][0] = encode(southLat, westLon);
        // 正南
        result[2][1] = encode(southLat, lon);
        // 东南
        result[2][2] = encode(southLat, eastLon);
        return result;
    }

    /**
     * 验证:http://www.geohash.cn/
     *
     * @param args 参数
     */
    public static void main(String[] args) {
        Gps gps = new Gps(37.384482, 76.649411);
        System.out.println(gps.getLon() + "," + gps.getLat());

        final GeoHash geoHash6 = new GeoHash(6);
        String centerHash = geoHash6.encode(gps);
        System.out.println(centerHash);
        final String[][] aroundGeoHash6 = geoHash6.getAroundGeoHash(gps);
        for (String[] geoHash : aroundGeoHash6) {
            System.out.println(Arrays.toString(geoHash));
        }
        Gps gpsDecode = geoHash6.decode(centerHash);
        System.out.println(gpsDecode.getLon() + "," + gpsDecode.getLat());

        final GeoHash geoHash7 = new GeoHash(7);
        centerHash = geoHash7.encode(gps);
        System.out.println(centerHash);
        final String[][] aroundGeoHash7 = geoHash7.getAroundGeoHash(gps);
        for (String[] geoHash : aroundGeoHash7) {
            System.out.println(Arrays.toString(geoHash));
        }
        gpsDecode = geoHash7.decode(centerHash);
        System.out.println(gpsDecode.getLon() + "," + gpsDecode.getLat());

    }

}

代码中用到得Gps类:

代码语言:javascript
复制
public class Gps {

    double lat;
    double lon;

    public Gps(double lat, double lon) {
        this.lat = lat;
        this.lon = lon;
    }

    public double getLat() {
        return lat;
    }

    public void setLat(double lat) {
        this.lat = lat;
    }

    public double getLon() {
        return lon;
    }

    public void setLon(double lon) {
        this.lon = lon;
    }
}
本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划,分享自作者个人站点/博客。
原始发表:2021/9/27 下,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

本文分享自 作者个人站点/博客 前往查看

如有侵权,请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除。

本文参与 腾讯云自媒体同步曝光计划  ,欢迎热爱写作的你一起参与!

评论
登录后参与评论
0 条评论
热度
最新
推荐阅读
领券
问题归档专栏文章快讯文章归档关键词归档开发者手册归档开发者手册 Section 归档