编程实现动态规划求解矩阵连乘,最长公共子序列
时间: 2023-11-06 13:54:49 浏览: 110
动态规划思想的介绍(矩阵连乘问题,最长公共子序列,流水线作业调度问题,0-1背包问题).zip
好的,我可以为你编写动态规划算法求解矩阵连乘和最长公共子序列问题。
首先,我们来看矩阵连乘问题。假设有 $n$ 个矩阵 $A_1, A_2, \dots, A_n$,其维度分别为 $p_0 \times p_1, p_1 \times p_2, \dots, p_{n-1} \times p_n$。我们的目标是通过最少的乘法次数,将这 $n$ 个矩阵相乘得到最终的结果。根据动态规划的思想,我们可以定义一个 $n \times n$ 的二维数组 $m$,其中 $m[i][j]$ 表示从矩阵 $A_i$ 到 $A_j$ 的连乘所需的最少乘法次数。具体的动态规划算法如下:
```python
def matrix_chain_order(p):
n = len(p) - 1 # 矩阵个数
m = [[0] * n for _ in range(n)]
s = [[0] * n for _ in range(n)]
for l in range(2, n + 1):
for i in range(n - l + 1):
j = i + l - 1
m[i][j] = float('inf')
for k in range(i, j):
q = m[i][k] + m[k+1][j] + p[i]*p[k+1]*p[j+1]
if q < m[i][j]:
m[i][j] = q
s[i][j] = k
return m, s
```
其中,$p$ 是一个长度为 $n+1$ 的数组,表示 $n$ 个矩阵的维度,即 $A_i$ 的维度为 $p_i \times p_{i+1}$。算法返回的 $m$ 数组即为最终的最少乘法次数,$s$ 数组用于记录最优的括号方式。具体来说,$s[i][j]$ 记录的是将 $A_i$ 到 $A_j$ 这段矩阵序列拆分为两部分的位置 $k$,使得 $A_i$ 到 $A_k$ 和 $A_{k+1}$ 到 $A_j$ 分别相乘所需的最少乘法次数之和最小。
接下来,我们来看最长公共子序列问题。假设有两个序列 $X$ 和 $Y$,长度分别为 $m$ 和 $n$。我们的目标是找到它们的最长公共子序列,即一个新的序列 $Z$,满足 $Z$ 是 $X$ 和 $Y$ 的子序列,且 $Z$ 的长度最长。根据动态规划的思想,我们可以定义一个 $m \times n$ 的二维数组 $c$,其中 $c[i][j]$ 表示 $X$ 的前 $i$ 个元素和 $Y$ 的前 $j$ 个元素的最长公共子序列的长度。具体的动态规划算法如下:
```python
def lcs_length(X, Y):
m, n = len(X), len(Y)
c = [[0] * (n + 1) for _ in range(m + 1)]
for i in range(1, m + 1):
for j in range(1, n + 1):
if X[i - 1] == Y[j - 1]:
c[i][j] = c[i - 1][j - 1] + 1
else:
c[i][j] = max(c[i - 1][j], c[i][j - 1])
return c
```
其中,$X$ 和 $Y$ 分别表示两个序列,算法返回的 $c$ 数组即为最终的最长公共子序列长度。如果需要求出最长公共子序列本身,可以在算法中添加一个记录路径的数组 $b$,具体实现可以参考[这篇文章](https://www.cnblogs.com/-Ackerman/p/11390225.html)。
以上就是动态规划求解矩阵连乘和最长公共子序列问题的算法实现。希望能够对你有所帮助!
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