python实现分治法矩阵乘法

时间: 2023-07-07 12:06:52 浏览: 102
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python实现矩阵乘法的方法

分治法矩阵乘法是一种有效的算法,可以将两个矩阵相乘的时间复杂度从 $O(n^3)$ 降低到 $O(n^{log_2 7})$。下面是 Python 实现: ```python def matrix_multiply(A, B): n = len(A) C = [[0 for j in range(n)] for i in range(n)] if n == 1: C[0][0] = A[0][0] * B[0][0] else: # 将矩阵分成四个子矩阵 A11, A12, A21, A22 = partition_matrix(A) B11, B12, B21, B22 = partition_matrix(B) # 递归计算子矩阵的乘积 C11 = add_matrix(matrix_multiply(A11, B11), matrix_multiply(A12, B21)) C12 = add_matrix(matrix_multiply(A11, B12), matrix_multiply(A12, B22)) C21 = add_matrix(matrix_multiply(A21, B11), matrix_multiply(A22, B21)) C22 = add_matrix(matrix_multiply(A21, B12), matrix_multiply(A22, B22)) # 组合子矩阵的乘积 for i in range(n // 2): for j in range(n // 2): C[i][j] = C11[i][j] C[i][j + n // 2] = C12[i][j] C[i + n // 2][j] = C21[i][j] C[i + n // 2][j + n // 2] = C22[i][j] return C def partition_matrix(A): n = len(A) A11, A12, A21, A22 = [], [], [], [] for i in range(n // 2): A11.append(A[i][:n // 2]) A12.append(A[i][n // 2:]) A21.append(A[i + n // 2][:n // 2]) A22.append(A[i + n // 2][n // 2:]) return A11, A12, A21, A22 def add_matrix(A, B): n = len(A) C = [[0 for j in range(n)] for i in range(n)] for i in range(n): for j in range(n): C[i][j] = A[i][j] + B[i][j] return C ``` 这里的 `matrix_multiply` 函数用于计算两个矩阵的乘积,`partition_matrix` 函数将一个矩阵分成四个子矩阵,`add_matrix` 函数用于将两个矩阵相加。注意到如果矩阵的大小为 $1 \times 1$,则直接将它们相乘即可。否则,将两个矩阵分成四个子矩阵并递归计算它们的乘积,然后组合子矩阵的乘积得到最终结果。 使用示例: ```python A = [[1, 2], [3, 4]] B = [[5, 6], [7, 8]] C = matrix_multiply(A, B) print(C) ``` 输出结果为: ``` [[19, 22], [43, 50]] ```
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