给定若干个矩阵相乘,设计算法求出该矩阵序列相乘所需要最少的数乘次数,并给出最优的计算次序,C语言
时间: 2024-11-12 12:44:14 浏览: 29
矩阵连乘最佳加括号方式-动态规划算法.pdf
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在C语言中,为了设计一个算法来确定矩阵序列相乘所需的最小乘法次数以及最优计算次序,可以采用分治策略,利用动态规划和广度优先搜索(BFS)。这里的关键是利用矩阵乘法规律:两个m x n的矩阵和一个n x p的矩阵相乘,需要n乘p次乘法。
算法步骤如下:
1. 定义一个函数`minMultiplications`,接收一个二维数组表示的矩阵列表和它们的尺寸。
2. 对于矩阵列表的长度为1的情况,直接返回0,因为只有一个矩阵不需要乘法。
3. 划分子任务:将矩阵列表分成两部分,递归地计算左边和右边各部分相乘所需的操作数,然后加上这两部分合并成一个完整矩阵所需的额外操作数。
4. 计算额外操作数:对于两个子矩阵A和B,它们合并成一个矩阵C的过程需要对B的所有行做一次乘法。所以,如果当前元素的位置i为中间值,那么额外操作数是B[i+1]列的数量。
5. 使用广度优先搜索遍历所有可能的分割点,找到使得总乘法次数最少的那个分割点。这一步可以用队列存储待处理的任务,每次从队首取出任务并更新结果。
6. 返回最小乘法次数。
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int minMultiplications(int** matrices, int numMatrices, int* dimensions) {
if (numMatrices == 1) return 0;
// 其他细节...
int minOps = INT_MAX;
for (int i = 0; i < numMatrices - 1; ++i) {
int subOps = minMultiplications(matrices, i, dimensions) +
minMultiplications(matrices + i + 1, numMatrices - i - 1, dimensions);
int extraOps = 0;
for (int j = dimensions[i]; j < dimensions[numMatrices - 1]; ++j) {
extraOps += dimensions[numMatrices];
}
minOps = min(minOps, subOps + extraOps);
}
return minOps;
}
// 主函数用于测试和打印结果
int main() {
// 假设有一个矩阵列表和它们的维度...
int** matrices = ...;
int dimensions[] = {...};
int minMult = minMultiplications(matrices, sizeof(matrices)/sizeof(matrices[0]), dimensions);
printf("Minimum number of multiplications: %d\n", minMult);
return 0;
}
```
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