A set $P = H \cup \{w\}$ of $n+1$ points in general position in the plane is called a \emph{wheel set} if all points but $w$ are extreme. We show that for the purpose of counting crossing-free geometric graphs on $P$, it suffices to know the so-called \emph{frequency vector} of $P$. While there are roughly $2^n$ distinct order types that correspond to wheel sets, the number of frequency vectors is only about $2^{n/2}$. We give simple formulas in terms of the frequency vector for the number of crossing-free spanning cycles, matchings, $w$-embracing triangles, and many more. Based on these formulas, the corresponding numbers of graphs can be computed efficiently. Also in higher dimensions, wheel sets turn out to be a suitable model to approach the problem of computing the \emph{simplicial depth} of a point~$w$ in a set~$H$, i.e., the number of simplices spanned by~$H$ that contain~$w$. While the concept of frequency vectors does not generalize easily, we show how to apply similar methods in higher dimensions. The result is an $O(n^{d-1})$ time algorithm for computing the simplicial depth of a point $w$ in a set $H$ of $n$ $d$-dimensional points, improving on the previously best bound of $O(n^d\log n)$. Configurations equivalent to wheel sets have already been used by Perles for counting the faces of high-dimensional polytopes with few vertices via the Gale dual. Based on that we can compute the number of facets of the convex hull of $n=d+k$ points in general position in $\mathbb{R}^d$ in time $O(n^{\max\{\omega,k-2\}})$ where $\omega \approx 2.373$, even though the asymptotic number of facets may be as large as $n^k$.
翻译:设定 $P = H = 立方 = 立方 = 立方 = 立方 $ 美元 + 1 的普通端点。 如果所有点都是极值, 则在平方 $ 下调调 = 美元 = 美元 = 美元 = 立方 = 美元 = 美元 = 美元 = 立方 = 美元 = 美元, 平方 = 美元 = 美元 = 美元 = 平方 = 美元 = 平方平方 = 美元 = 美元 = 美元 = = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = 美元 = = 美元 = = 数 = = = 美元 = = 美元 的频率 = = = = 美元 = = 美元 = = = 美元 = 数 = = = 美元 = 数 = = = 数 = = 以 以 以 以 美元 以 美元 以 以 以 平方 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 立方 以 以 以 以 以 以 以 以 立方 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 美元 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以 以