问题:矩阵连乘。 要求:采用动态规划算法求解以上问题。 1、请用伪码描述该算法。 2、请截图显示实现该算法的c语言代码。 3、请写出动态规划数组和决策数组的值(如果使用了决策数组)。带解析
时间: 2024-10-27 22:02:49 浏览: 21
FourthExper_算法_动态规划——硬币付款问题_V2_
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矩阵连乘的问题可以用动态规划方法来优化。动态规划的主要思路是将原问题分解成更小的子问题,并存储中间结果以避免重复计算。
**1. 伪码描述动态规划算法:**
```plaintext
function MatrixChainOrder(M, n) {
dp = zeros(n, n) // 初始化一个n x n 的二维数组,dp[i][j] 存储M[i..j]的最优乘法方案所需步骤
for l from 2 to n:
for i from 1 to n-l+1:
j = i + l - 1
dp[i][j] = infinity // 初始值设为无穷大
for k from i to j-1:
temp_cost = dp[i][k] + dp[k+1][j] + cost(M[i-1], M[k], M[j]) // cost() 函数计算两个子矩阵的乘法成本
if dp[i][j] > temp_cost:
dp[i][j] = temp_cost
return dp[1][n], backtrack(M, dp, n) // 回溯得到最优的乘法路径
}
backtrack(...) { ... } // 递归函数,返回具体的乘法链
```
这里,`dp[i][j]`表示子矩阵M[i..j]的最佳乘法分解,通过枚举所有可能的分割点k,找出最小的成本。
**2. C语言代码实现:**
```c
#include <stdio.h>
int matrix_chain_order(int *M, int n, int **dp) {
dp[0][n - 1] = 0;
for (int l = 2; l <= n; ++l) {
for (int i = 1; i <= n - l + 1; ++i) {
int j = i + l - 1;
int min_cost = INT_MAX;
for (int k = i; k < j; ++k) {
int temp_cost = dp[i][k] + dp[k + 1][j] + M[i - 1] * M[k] * M[j];
if (temp_cost < min_cost) {
min_cost = temp_cost;
dp[i][j] = k;
}
}
}
}
return dp[1][n - 1];
}
// 主函数和其他辅助函数...
```
这里的`dp`是一个二维数组,`dp[i][j]`存储的是矩阵`M[i..j]`的最优分解。
**3. 动态规划数组与决策数组分析:**
- `dp[i][j]` 是状态数组,表示从矩阵M的第i行开始至j行结束的子矩阵的最优乘法分解。
- 没有明确的“决策数组”概念,因为动态规划在这里是通过直接更新`dp`数组来寻找最优解的,而不是依赖于决策变量。`dp[i][j] = k`这一行表明,当我们确定了最优分割点`k`后,就将这个信息存储在`dp`中,作为下一步决策的基础。
注意:在实际代码中,`cost(M[i-1], M[k], M[j])` 和 `INT_MAX` 需要根据实际应用场景替换为计算矩阵乘法的实际代价和无限大的常数值。
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