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。利用随机生成函数随机读取生成矩阵。 c语言完整程序
时间: 2024-12-08 12:17:49 浏览: 16
gongetidu.zip_site:www.pudn.com_共轭梯度_对称矩阵
矩阵链乘法(Matrix Chain Multiplication,MCM)是一个经典的动态规划问题,用于求解计算一系列矩阵的最短乘积路径。给定一组矩阵A1到An,每个Ai大小为m[i] * m[i+1],目标是最优地组合这些矩阵以最小化总计算次数。这里的输入向量P表示每两个连续矩阵相乘的操作顺序。
在迭代方法中,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]表示计算矩阵A[i]到Aj的最优乘法操作数。算法的核心步骤包括:
1. 初始化:当只有一个矩阵时,dp[i][i] = 0;当i > j时,dp[i][j] = 正无穷大(表示不可能完成操作)。
2. 状态转移:对于所有i < k < j,寻找当前子问题的最优解,即dp[i][k] + dp[k+1][j],将这个结果与dp[i][j]比较,更新dp[i][j]。
3. 最终结果:dp[1][n]就是整个矩阵链的最优乘法操作数。
备忘录(Memoization)是用来存储已经计算过的状态值,避免重复计算。标记函数表则是记录了哪些状态已经被计算过。
为了随机测试,你可以编写一个函数,接受一个矩阵链的长度和矩阵尺寸范围,然后随机生成P向量。下面是一个简化的伪代码示例:
```c
// 定义二维数组dp和辅助变量
int** dp;
bool* memo;
void matrix_chain_optimal_order(int n, int* P) {
// ... 初始化dp和memo...
for (int i = 1; i < n; i++) {
for (int j = i + 1; j <= n; j++) {
// 计算并更新dp[i][j]
for (int k = i; k < j; k++) {
if (!memo[i][j]) {
dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k + 1][j] + cost(P, i, k, j));
memo[i][j] = true;
}
}
}
}
// 返回dp[1][n]
printf("Optimal order and minimum cost: %d\n", dp[1][n]);
}
// 费用函数,根据给定的P计算单步成本
int cost(int* P, int a, int b, int c) {
// ... 实现费用计算 ...
}
// 生成随机矩阵链长度和P向量
void generate_random_input(int n) {
// ... 生成随机P...
}
```
记得在实际编程时添加错误处理和内存管理,特别是对于大规模的问题。
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