矩陣相乘問題描述:給定n個矩陣{A1,A2,...,An},當然A1到An的任意段都是可乘的,求最小相乘次數。例如有三個矩陣維數分別
為:10*100,100*2,2*5;若前兩個相乘,再乘第三個,總的相乘次數=10*100*2+10*2*5=2100;若第二個與第三個先相乘,
在乘第一個,總相乘次數=100*2*5+10*100*5=5100;顯然,相乘次序會對計算量有很大影響,如果你在學線性代數的時候,寫了一個矩陣相
乘的程序,結果跑到同學那里演示的時候,半天沒運行出來,那就尷尬了!!!
函數調用一般會要傳參,這些參數都是非常有意義。這個題目屬于動態規劃,最重要的一點就是想到一個二維數組m[i][j],代表矩陣i到矩陣j相乘的最優
解,然后就是怎樣給這個有意義的數組置數了,這種數組定義和數組置數若成,則我們要的答案就在m[1][n]中,代表矩陣1到矩陣n相乘的最優解。(如果
你很饑渴的想解決這個問題,就直接看代碼吧!!)有人可能會問,為什么會想到這種數組定義,主要有兩個方面:一,學習(高效),看多了自然會想到給數組某
種意義,培育一種思想;二、思考與分析,來的緩慢,但是凌駕與學習之上,也是學習的目的,是終極武器,也是基礎武器。。。。
不扯了,回到主題,很明顯如果只有一個矩陣,相乘次數為零;如果有兩個,直接相乘,若第一個矩陣維數q*p,第二個矩陣維數p*r,相乘次數為
q*p*r;三個矩陣相乘,為前兩相乘,再乘第三個,和后兩個先相乘,再乘第一個,取其優者;四個矩陣相乘,設第三個矩陣維數r*t,第四個矩陣t*k,
維數min{前三個矩陣最優值+q*t*k,前兩個矩陣最優+后兩個矩陣最優+q*r*k,前一個矩陣最優+后三個矩陣最優+q*p*k};然后。。。
有人可能會問:我可以算出前一個,前兩個,前三個矩陣相乘的最優,但是我怎么算出后一個,后兩個,后三個相乘的最優呢? 其
實這個問題又回到了原點,這就是動態規劃的妙處,顯然我們先求出A1到An的任意段長度為2矩陣的最優(直接相乘),然后可以計算出任意段長度為3矩陣的
最優;然后。。。然后我們就想了個m[i][j]出來,記錄我們求的的結果;然后再寫代碼,嘗試思想的準確性,當然我們更多的時候是站在先人的肩膀上做驗
證工作。。。
代碼如下(參考教科書): #include<iostream> using namespace std; void chain(int *p,int n,int m[][7],int s[][7])//p維數數組,m最優乘次數組,s記錄劃分方案 { int j; for(int i=1;i<=n;i++) m[i][i]=0; for(int r=2;r<=n;r++) { for(i=1;i<=n-r+1;i++) { j=i+r-1; m[i][j]=m[i+1][j]+p[i-1]*p[i]*p[j]; s[i][j]=i; for(int k=i+1;k<j;k++) { int t=m[i][k]+m[k+1][j]+p[i-1]*p[k]*p[j]; if(t<m[i][j]) { m[i][j]=t; s[i][j]=k; } } } } for(i=1;i<=n;i++) //我把它翻過來輸出。。。 { for(j=n;j>=i;j--) { cout<<m[i][j]<<' '; } cout<<endl; }
}
void Traceback(int i,int j,int s[][7]) //輸出相乘方案 { if(i==j) return; Traceback(i,s[i][j],s); Traceback(s[i][j]+1,j,s); cout<<"Multiply A "<<i<<","<<s[i][j]; cout<<" and B "<<(s[i][j]+1)<<","<<j<<endl; return; } int main() { int p[7],m[7][7],s[7][7],n; while(scanf("%d",&n)!=EOF) { for(int i=0;i<=n;i++) { scanf("%d",&p[i]); } chain(p,n,m,s); Traceback(1,6,s); } return 0; } /* p52 測試數據: 6 30 35 15 5 10 20 25 */
運行結果:
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