简单解释一下strassen矩阵乘法

时间: 2023-04-12 19:00:24 浏览: 160
Strassen矩阵乘法是一种基于分治思想的矩阵乘法算法,它可以将两个矩阵相乘的时间复杂度从传统的O(n^3)降低到O(n^log7)。它的核心思想是将两个矩阵分成四个子矩阵,然后通过一些数学运算来计算出它们的乘积,最后将这些乘积组合起来得到最终的结果。
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strassen矩阵乘法c++

以下是使用C语言实现的Strassen标准矩阵乘法算法的代码: ``` #include <stdio.h> #define N 4 // 矩阵大小 #define THRESHOLD 2 // 阈值 // 矩阵加法 void add_matrix(int a[][N], int b[][N], int c[][N]) { int i, j; for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { c[i][j] = a[i][j] + b[i][j]; } } } // 矩阵减法 void sub_matrix(int a[][N], int b[][N], int c[][N]) { int i, j; for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { c[i][j] = a[i][j] - b[i][j]; } } } // Strassen矩阵乘法 void strassen_mul(int a[][N], int b[][N], int c[][N]) { // 达到阈值,使用标准矩阵乘法 if (N <= THRESHOLD) { int i, j, k; for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { c[i][j] = 0; for (k = 0; k < N; k++) { c[i][j] += a[i][k] * b[k][j]; } } } return; } // 处理矩阵的大小并向上取整 int size = N / 2; if (N % 2 != 0) { size += 1; } int A[size][size], B[size][size], C[size][size], D[size][size]; int E[size][size], F[size][size], G[size][size], H[size][size]; int P1[size][size], P2[size][size], P3[size][size], P4[size][size], P5[size][size], P6[size][size], P7[size][size]; int tmp1[size][size], tmp2[size][size]; // 拆分矩阵 int i, j; for (i = 0; i < size; i++) { for (j = 0; j < size; j++) { A[i][j] = a[i][j]; B[i][j] = a[i][j + size]; C[i][j] = a[i + size][j]; D[i][j] = a[i + size][j + size]; E[i][j] = b[i][j]; F[i][j] = b[i][j + size]; G[i][j] = b[i + size][j]; H[i][j] = b[i + size][j + size]; } } // 计算P1到P7 sub_matrix(F, H, tmp1); strassen_mul(A, tmp1, P1); add_matrix(A, B, tmp1); strassen_mul(tmp1, H, P2); add_matrix(C, D, tmp1); strassen_mul(tmp1, E, P3); sub_matrix(G, E, tmp1); strassen_mul(D, tmp1, P4); add_matrix(A, D, tmp1); add_matrix(E, H, tmp2); strassen_mul(tmp1, tmp2, P5); sub_matrix(B, D, tmp1); add_matrix(G, H, tmp2); strassen_mul(tmp1, tmp2, P6); sub_matrix(A, C, tmp1); add_matrix(E, F, tmp2); strassen_mul(tmp1, tmp2, P7); // 计算结果矩阵 add_matrix(P5, P4, tmp1); sub_matrix(tmp1, P2, tmp2); add_matrix(tmp2, P6, c[0]); add_matrix(P1, P2, c[1]); add_matrix(P3, P4, c[2]); add_matrix(P5, P1, tmp1); sub_matrix(tmp1, P3, tmp2); sub_matrix(tmp2, P7, c[3]); } int main() { int a[N][N] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}, {13, 14, 15, 16}}; int b[N][N] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}, {13, 14, 15, 16}}; int c[N][N]; int i, j; strassen_mul(a, b, c); printf("Result:\n"); for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { printf("%d ", c[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } ``` 本代码中定义了THRESHOLD变量,当矩阵大小小于等于阈值时,使用标准矩阵乘法算法计算。简单起见,本代码中矩阵大小固定为4 * 4,可以根据需要修改。

strassen矩阵乘法算法c语言

### 回答1: Strassen矩阵乘法算法是一种用于计算两个矩阵乘积的高效方法,其基本思想是将原始矩阵划分为较小的子矩阵,并通过递归调用来计算乘积。下面是使用C语言实现Strassen矩阵乘法算法的一个示例: ```c #include<stdio.h> void strassen(int n, int A[][n], int B[][n], int C[][n]) { if (n == 1) { C[0][0] = A[0][0] * B[0][0]; return; } // 计算矩阵的中间大小 int half = n / 2; // 划分原始矩阵为四个子矩阵 int A11[half][half], A12[half][half], A21[half][half], A22[half][half]; int B11[half][half], B12[half][half], B21[half][half], B22[half][half]; int C11[half][half], C12[half][half], C21[half][half], C22[half][half]; int P[half][half], Q[half][half], R[half][half], S[half][half], T[half][half], U[half][half], V[half][half]; // 初始化子矩阵 for (int i = 0; i < half; i++) { for (int j = 0; j < half; j++) { A11[i][j] = A[i][j]; A12[i][j] = A[i][j + half]; A21[i][j] = A[i + half][j]; A22[i][j] = A[i + half][j + half]; B11[i][j] = B[i][j]; B12[i][j] = B[i][j + half]; B21[i][j] = B[i + half][j]; B22[i][j] = B[i + half][j + half]; } } // 递归调用计算子矩阵 strassen(half, A11, B11, P); strassen(half, A12, B21, Q); strassen(half, A11, B12, R); strassen(half, A12, B22, S); strassen(half, A21, B11, T); strassen(half, A22, B21, U); strassen(half, A21, B12, V); // 计算结果矩阵的子矩阵 for (int i = 0; i < half; i++) { for (int j = 0; j < half; j++) { C11[i][j] = P[i][j] + Q[i][j]; C12[i][j] = R[i][j] + S[i][j]; C21[i][j] = T[i][j] + U[i][j]; C22[i][j] = R[i][j] + T[i][j] + U[i][j] + V[i][j]; } } // 将子矩阵组合为结果矩阵 for (int i = 0; i < half; i++) { for (int j = 0; j < half; j++) { C[i][j] = C11[i][j]; C[i][j + half] = C12[i][j]; C[i + half][j] = C21[i][j]; C[i + half][j + half] = C22[i][j]; } } } int main() { int n; printf("请输入矩阵维度n:"); scanf("%d", &n); int A[n][n], B[n][n], C[n][n]; printf("请输入矩阵A:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { scanf("%d", &A[i][j]); } } printf("请输入矩阵B:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { scanf("%d", &B[i][j]); } } strassen(n, A, B, C); printf("结果矩阵C:\n"); for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { printf("%d ", C[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } ``` 这个示例代码实现了一个递归的Strassen矩阵乘法算法。用户需要在运行代码时输入矩阵的维度n,以及矩阵A和B的元素。程序将计算A和B的乘积,并打印结果矩阵C。 ### 回答2: Strassen矩阵乘法算法是一种用于快速计算矩阵乘法的算法,采用分治策略,并且在一些情况下具有比传统算法更高的效率。下面是一个使用C语言实现Strassen矩阵乘法算法的例子: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> void strassen(int n, int A[][n], int B[][n], int C[][n]) { if (n == 2) { // 基本情况,直接使用传统算法计算 int P = (A[0][0] + A[1][1]) * (B[0][0] + B[1][1]); int Q = (A[1][0] + A[1][1]) * B[0][0]; int R = A[0][0] * (B[0][1] - B[1][1]); int S = A[1][1] * (B[1][0] - B[0][0]); int T = (A[0][0] + A[0][1]) * B[1][1]; int U = (A[1][0] - A[0][0]) * (B[0][0] + B[0][1]); int V = (A[0][1] - A[1][1]) * (B[1][0] + B[1][1]); C[0][0] = P + S - T + V; C[0][1] = R + T; C[1][0] = Q + S; C[1][1] = P + R - Q + U; } else { int newSize = n/2; int A11[newSize][newSize], A12[newSize][newSize], A21[newSize][newSize], A22[newSize][newSize]; int B11[newSize][newSize], B12[newSize][newSize], B21[newSize][newSize], B22[newSize][newSize]; int C11[newSize][newSize], C12[newSize][newSize], C21[newSize][newSize], C22[newSize][newSize]; int P1[newSize][newSize], P2[newSize][newSize], P3[newSize][newSize], P4[newSize][newSize], P5[newSize][newSize], P6[newSize][newSize], P7[newSize][newSize]; int i, j; for (i = 0; i < newSize; i++) { for (j = 0; j < newSize; j++) { A11[i][j] = A[i][j]; A12[i][j] = A[i][j + newSize]; A21[i][j] = A[i + newSize][j]; A22[i][j] = A[i + newSize][j + newSize]; B11[i][j] = B[i][j]; B12[i][j] = B[i][j + newSize]; B21[i][j] = B[i + newSize][j]; B22[i][j] = B[i + newSize][j + newSize]; } } strassen(newSize, A11, B11, P1); strassen(newSize, A12, B21, P2); strassen(newSize, A11, B12, P3); strassen(newSize, A12, B22, P4); strassen(newSize, A21, B11, P5); strassen(newSize, A22, B21, P6); strassen(newSize, A21, B12, P7); for (i = 0; i < newSize; i++) { for (j = 0; j < newSize; j++) { C11[i][j] = P1[i][j] + P4[i][j] - P5[i][j] + P7[i][j]; C12[i][j] = P3[i][j] + P5[i][j]; C21[i][j] = P2[i][j] + P4[i][j]; C22[i][j] = P1[i][j] + P3[i][j] - P2[i][j] + P6[i][j]; C[i][j] = C11[i][j]; C[i][j + newSize] = C12[i][j]; C[i + newSize][j] = C21[i][j]; C[i + newSize][j + newSize] = C22[i][j]; } } } } int main() { int n = 4; // 矩阵维数 int A[][4] = {{1, 2, 3, 4}, {5, 6, 7, 8}, {9, 10, 11, 12}, {13, 14, 15, 16}}; int B[][4] = {{17, 18, 19, 20}, {21, 22, 23, 24}, {25, 26, 27, 28}, {29, 30, 31, 32}}; int C[4][4]; strassen(n, A, B, C); int i, j; for (i = 0; i < n; i++) { for (j = 0; j < n; j++) { printf("%d ", C[i][j]); } printf("\n"); } return 0; } ``` 以上是一个简单的C语言实现的Strassen矩阵乘法算法。在此例子中,我们使用了一个4x4的矩阵作为输入,并打印出计算结果。
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