仿照分治算法中两个大整数相乘的算法策略,完成求解两个n×n阶的矩阵A与B的乘积的运算。n=2k,要求算法复杂度要小于O(n3)。c++编程
时间: 2024-09-30 18:02:18 浏览: 49
在C++中,为了将两个n×n阶矩阵A和B相乘,并利用分治算法优化时间复杂度,我们可以采用Strassen矩阵乘法算法。这个算法由Volker Strassen于1969年提出,它将原来的O(n^3)复杂度降低到了平均情况下的O(n^log2(7)),尽管不是严格的O(n^2),但在实践中性能更好。
Strassen算法的核心思想是将大的矩阵分解成四个小的子矩阵,然后通过7次基本的矩阵运算得到结果。这里是一个简单的步骤概述:
1. 将输入的两个n×n矩阵A和B各分为四个大小为n/2×n/2的小块:
```cpp
int n = 2 * k;
int m = n / 2;
int a[4][4] = {A.submatrix(0, 0, m, m), A.submatrix(0, m, m, n), A.submatrix(m, 0, n, m), A.submatrix(m, m, n, n)};
int b[4][4] = {B.submatrix(0, 0, m, m), B.submatrix(0, m, m, n), B.submatrix(m, 0, n, m), B.submatrix(m, m, n, n)};
```
2. 进行七次基础运算,计算出七个中间结果。这包括对角线元素、交叉项等:
- 比如 `P1 = a[0] + a[3];`
- 具体公式可以在网上找到详细的表格,例如:https://en.wikipedia.org/wiki/Strassen_algorithm
3. 根据这些中间结果构造新的矩阵,递归地继续这个过程,直到矩阵的规模减小到1x1。
4. 最后,根据递归的结果构建完整的乘法结果。
以下是伪代码形式:
```cpp
void strassen(int n, double** a, double** b, double** result) {
if (n == 1) {
// Base case: 直接赋值
result[0][0] = a[0][0] * b[0][0];
} else {
// Recursive call with smaller submatrices
int m = n / 2;
// ... (根据Strassen公式计算7个子矩阵)
// 结果矩阵的计算
result[0][0] = P1 + P4; // 等等...
result[0][1] = P5;
result[1][0] = P2;
result[1][1] = P6 - P3;
}
}
```
请注意,实际编写完整版本的C++代码需要处理边界条件、内存管理和误差处理等问题,以上只是一个简化版的思路展示。
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