首页 > 代码库 > 矩阵连乘
矩阵连乘
《问题的引出》
看下面一个例子,计算三个矩阵连乘{A1,A2,A3};维数分别为10*100 , 100*5 , 5*50
按此顺序计算需要的次数((A1*A2)*A3):10X100X5+10X5X50=7500次
按此顺序计算需要的次数(A1*(A2*A3)):10X5X50+10X100X50=75000次
所以问题是:如何确定运算顺序,可以使计算量达到最小化。
枚举显然不可,如果枚举的话,相当于一个“完全加括号问题”,次数为卡特兰数,卡特兰数指数增长,必然不行。
《建立递归关系》
子问题状态的建模(很关键):令m[i][j]表示第i个矩阵至第j个矩阵这段的最优解。
显然如果i=j,则m[i][j]这段中就一个矩阵,需要计算的次数为0;
如果i>j,则m[i][j]=min{m[i][k]+m[k+1][j]+p[i-1]Xp[k]Xp[j]},其中k,在i与j之间游荡,所以i<=k<j ;
代码实现时需要注意的问题:计算顺序!!!
因为你要保证在计算m[i][j]查找m[i][k]和m[k+1][j]的时候,m[i][k]和m[k+1][j]已经计算出来了。
观察坐标的关系如图:
算法实现:
#include<iostream>
#define MAX 100
#define min(a,b) (a<b)?a:b //定义一个取小值的函数
using namespace std;
int main()
{
int n,i,r,j,k;
int a[MAX],times[MAX][MAX];
int temp_val;
cin>>n; //n为输入矩阵个数
for(i=0;i<=n;i++)
cin>>a[i]; //a[]为输入的矩阵
for(i=0;i<=n;i++)
times[i][i]=0; //为正对角线赋初值
for(r=2;r<=n;r++) //r为矩阵连乘的个数,进行对角线循环
{
k=n-r+1;
for(i=1;i<=k;i++) //i是二维数组中的行 ,行循环
{
j=r+i-1; //j为二维数组中的列 ,列循环
times[i][j]=times[i+1][j]+a[i-1]*a[i]*a[j];// 计算从i~j的相乘次数
for(k=i+1;t<j;t++)
{
temp_val=times[i][k]+times[k+1][j]+a[i-1]*a[k]*a[j];//从i~j中找到断点
times[i][j]=min(times[i][j],temp_val); //比较并找出最优解
}
}
}
cout<<times[1][n]; //输出最优解
return 0;
}
//我还在写怎么完整输出,想到了就更新一下。
矩阵连乘