输入:矩阵链Ai…j的输入为向量P=<Pi-1,Pi,…,Pj>,其中:1<=i<=j<=n. 输出:矩阵链Ai…j乘法的最佳运算次序。 要求采用迭代方法进行程序设计,并设计备忘录和标记函数表。用C语言生成
时间: 2024-11-15 08:06:42 浏览: 1
矩阵链乘法是指计算一系列矩阵相乘的最短路径问题,给定一组矩阵A1到An,目标是最优化它们相乘的顺序,以减少总的乘法次数。在迭代过程中,我们可以使用动态规划的思想,通过创建一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从Ai到Aj的最小乘法操作数。
迭代算法步骤如下:
1. 初始化:`dp[i][i] = 0`(单个矩阵不需要乘法),`dp[i][j] = INT_MAX`(默认所有组合初始值设为最大,便于后续更新更优解)
2. 计算:对于每个长度为k的子序列,从i到j,计算所有可能分割点l(i < l < j)的最优解,然后取最小值作为当前子序列的最优解:
- `dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][l] + dp[l+1][j] + cost(Ai, Al+1, Aj))`
其中`cost(Ai, Al+1, Aj)`是对角线元素的乘积,即`Ai * Al+1 * ... * Aj`的代价。
3. 更新备忘录:在找到最优解后,将结果存储在`dp`数组中,以便后续需要时直接查询。
4. 输出:最终,`dp[1][n]`就是整个矩阵链的最优乘法次序所需的最小乘法次数。
备忘录(通常称为缓存)用于存储已经计算过的子问题的结果,避免了重复计算。标记函数表可以是二维数组或哈希表,用于快速查找已知结果。
以下是简单的C语言代码框架,实际编写时需要替换`cost`函数并完善细节:
```c
#include <stdio.h>
int dp[n][n];
int memo[n][n]; // 备忘录
int markTable[n][n];
// 根据A[i..j]和memo[i][j]计算cost
int cost(int i, int j) {
// 实现矩阵乘法代价计算
}
void matrixChainOrder(int A[], int n) {
for (int len = 2; len <= n; len++) {
for (int left = 1; left + len - 1 <= n; left++) {
int right = left + len - 1;
dp[left][right] = INT_MAX;
for (int mid = left; mid < right; mid++) {
dp[left][right] = min(dp[left][right], dp[left][mid] + dp[mid + 1][right] + cost(A[left], A[mid + 1], A[right]));
memo[left][right] = dp[left][right]; // 更新备忘录
}
}
}
printf("最优乘法次序的最小乘法次数: %d\n", dp[1][n]);
}
int main() {
int P[] = {/* 矩阵尺寸列表 */};
int n = sizeof(P)/sizeof(P[0]);
matrixChainOrder(P, n);
return 0;
}
```
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