Эта библиотека , кажется, делает свое дело:
"ANN - это библиотека, написанная на языке программирования C ++ для поддержки как точного, так и приблизительного поиска ближайшего соседа в пространствах различных измерений.
[...]
В задаче о ближайшем соседе задан набор точек данных P в d-мерном пространстве. Эти точки предварительно обрабатываются в структуру данных, так что для любой точки запросаq, о ближайших (или вообще k ближайших) точках от P до q можно сообщать эффективно. "