2.实现矩阵连乘的动态规划算法。要求: (1)选择合适的数据结构来表示问题,写出算法说明; (2)根据动态规划策略的基本原理,写出伪代码; (3)用C++语言实现伪代码; (4)上机运行程序,验证算法的正确性,并分析算法的时空复杂性。
时间: 2024-10-21 19:15:28 浏览: 48
(1) 数据结构:为了表示矩阵连乘的问题,我们可以使用二维数组或者动态规划表,其中每个元素对应两个小矩阵相乘的结果。我们可以使用一个大小为m * n的二维数组,其中m和n分别为参与连乘的矩阵的最大维度。
(2) 动态规划伪代码:
```text
function matrixMultiplicationDP(A[1...k][1...l], B[1...l][1...m], result[k][m]):
for i from 1 to k:
for j from 1 to m:
if i == 1 or j == 1:
result[i][j] = A[i][1...l] * B[1...l][j]
else:
for p from 1 to l:
result[i][j] += A[i][p] * B[p][j]
```
这里`A[i][1...l]`代表A矩阵第i行的部分,`B[1...l][j]`代表B矩阵第j列的部分,通过累加计算出结果矩阵相应位置的值。
(3) C++ 实现:
```cpp
#include <vector>
std::vector<std::vector<int>> matrixMultiplicationDP(std::vector<std::vector<int>>& A, std::vector<std::vector<int>>& B, int k, int l, int m) {
std::vector<std::vector<int>> dp(k + 1, std::vector<int>(m + 1, 0));
for (int i = 1; i <= k; ++i) {
for (int j = 1; j <= m; ++j) {
for (int p = 1; p <= l; ++p) {
dp[i][j] += A[i][p] * B[p][j];
}
}
}
return dp;
}
```
(4) 上机验证:将两个测试矩阵作为输入,计算它们的连乘结果,然后手动验证算法的结果是否正确。如果所有元素都匹配预期结果,则算法正确。
时间复杂度与空间复杂度分析:
- 时间复杂度:O(klm),因为需要遍历所有的矩阵元素进行计算。
- 空间复杂度:O(km),这是由于我们需要一个dp矩阵来存储中间结果。在这个案例中,k、l和m都是矩阵的维度,所以空间复杂度线性于最大维度。
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