用动态规划思想求解矩阵连乘问题,分析时间复杂度。 例如:M1(5×10), M2(10×4), M3(4×6)。矩阵链乘M1M2M3需要的最少的乘法次数为多少。python代码
时间: 2024-12-25 18:37:31 浏览: 12
动态规划可以有效地解决矩阵连乘问题,也称为Floyd-Warshall算法变种。在这个问题中,我们试图找到一种最优的方式去分解给定的一系列矩阵相乘操作,使得总的乘法次数最少。
首先,我们需要构建一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示将矩阵集合{M1...Mi}中的前i个矩阵乘起来并得到第j个矩阵所需要的最小乘法次数。我们可以从较小的子问题开始,逐渐递推到更大的子问题。
对于每个长度为k的子序列,我们可以考虑将它分割成两个长度为l和r(l+r=k)的部分,然后分别计算两部分所需的乘法次数,并加上将这两部分结果相乘的额外乘法次数。由于每次乘法涉及一个乘积矩阵和另一个矩阵,所以额外的乘法次数是dp[l][j] + dp[j+1][r] + 1。
Python代码示例(简化版):
```python
def matrix_chain_order(Ms, n):
dp = [[0 for _ in range(n)] for _ in range(n)]
# 初始化边界条件
for i in range(n):
dp[i][i] = 0
# 动态规划核心逻辑
for l in range(2, n):
for i in range(1, n-l+1):
j = i + l - 1
dp[i][j] = float('inf') # 设置初始值为无穷大,因为未找到最优解
for k in range(i, j):
temp_cost = dp[i][k] + dp[k+1][j] + Ms[k]*Ms[j]
if dp[i][j] > temp_cost:
dp[i][j] = temp_cost
return dp[1][n-1], dp
# 示例矩阵大小
Ms = [5, 10, 4, 6]
n = len(Ms)
result, dp = matrix_chain_order(Ms, n)
print("最少的乘法次数为", result)
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