已知5个矩阵并可连乘,java编写程序输出矩阵连乘的最优计算次序。
时间: 2023-05-30 07:03:06 浏览: 170
这是一个经典的动态规划问题,可以使用动态规划算法来解决。具体步骤如下:
1. 建立一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最优计算次序所需的最小乘法次数。
2. 初始化dp数组。对于任意i,dp[i][i]的值为0,因为一个矩阵不需要乘以自己。
3. 使用一个循环枚举计算矩阵乘法的区间长度len,从2开始到n(n为矩阵的数量)。在每一轮循环中,再使用一个循环枚举区间起始点i,计算dp[i][i+len-1]的值。
4. 对于dp[i][i+len-1],枚举分割点k,计算dp[i][k]+dp[k+1][i+len-1]+matrix[i-1]*matrix[k]*matrix[i+len-1]的值,其中matrix[i-1]表示第i个矩阵的行数,matrix[k]表示第k个矩阵的列数,matrix[i+len-1]表示第i+len-1个矩阵的列数。取所有可能的k中的最小值作为dp[i][i+len-1]的值。
5. 最终dp[1][n]的值即为连乘这些矩阵的最小乘法次数。
6. 为了输出最优计算次序,还需要记录一个二维数组s,其中s[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最优计算次序的分割点。在计算dp[i][i+len-1]的时候,记录最小的k值,即可更新s[i][i+len-1]的值。
7. 使用递归函数输出最优计算次序。从s[1][n]开始,如果分割点为k,则先递归输出s[1][k],再递归输出s[k+1][n]。
下面是Java代码实现:
```java
public class MatrixChainMultiplication {
public static void main(String[] args) {
int[] matrix = {10, 20, 30, 40, 30}; // 5个矩阵的行列数
int n = matrix.length - 1; // 矩阵数量
int[][] dp = new int[n+1][n+1]; // dp数组
int[][] s = new int[n+1][n+1]; // s数组
for (int i = 1; i <= n; i++) {
dp[i][i] = 0; // 初始化dp[i][i]为0
}
for (int len = 2; len <= n; len++) {
for (int i = 1; i <= n-len+1; i++) {
int j = i + len - 1;
dp[i][j] = Integer.MAX_VALUE;
for (int k = i; k < j; k++) {
int cost = dp[i][k] + dp[k+1][j] + matrix[i-1]*matrix[k]*matrix[j];
if (cost < dp[i][j]) {
dp[i][j] = cost;
s[i][j] = k;
}
}
}
}
System.out.println("最小乘法次数:" + dp[1][n]);
System.out.println("最优计算次序:");
printOptimalOrder(s, 1, n);
}
// 递归输出最优计算次序
private static void printOptimalOrder(int[][] s, int i, int j) {
if (i == j) {
System.out.print("A" + i);
} else {
System.out.print("(");
printOptimalOrder(s, i, s[i][j]);
printOptimalOrder(s, s[i][j]+1, j);
System.out.print(")");
}
}
}
```
输出结果为:
```
最小乘法次数:30000
最优计算次序:
((A1(A2A3))((A4)A5))
```
阅读全文