分别写出动态规划法矩阵连乘、0-1背包问题、最长公共子序列问题的算法设计,包括问题分析,建模和算法描述
时间: 2024-05-28 21:10:32 浏览: 197
代码 基于0-1整数规划枚举法离散型优化问题代码
1. 动态规划法矩阵连乘
问题分析:给定一系列矩阵,如何在最少的乘法次数下将它们相乘?
建模:设A1A2...An是n个矩阵的一个矩阵链,其中Ai的规模为pi-1 * pi(i = 1, 2, ..., n)。为了方便计算,我们将Ai和Ai+1相乘,得到一个新的矩阵,规模为pi-1 * pi+1(i = 1, 2, ..., n-1)。因此,原问题可以转化为求解A1A2...An-1和An的最小乘法次数。
算法描述:
1. 定义一个二维数组m[n][n],其中m[i][j]表示AiAi+1...Aj的最小乘法次数。
2. 初始化m[i][i]为0(因为一个矩阵不需要乘法)。
3. 对于每个区间长度len(从2开始到n),依次计算m[i][i+len-1]的值。
1)设置初始值为一个极大值。
2)对于每个k(从i到i+len-2),计算m[i][k]+m[k+1][i+len-1]+pi-1 * pik * pi+len-1的值,并将其与当前最小值比较,更新最小值。
4. 最终结果为m[1][n]。
2. 0-1背包问题
问题分析:给定n个物品和一个容量为W的背包,每个物品有一定的价值和重量,如何选择物品放入背包中,使得背包内物品的总价值最大?
建模:设v[i]和w[i]分别为第i个物品的价值和重量(i = 1, 2, ..., n)。定义一个二维数组m[n][W+1],其中m[i][j]表示将前i个物品放入容量为j的背包中所能得到的最大价值。
算法描述:
1. 初始化m[0][j]为0(因为没有物品可以放入背包)。
2. 对于每个物品i(从1到n),依次计算m[i][j]的值。
1)如果j<w[i],则m[i][j]=m[i-1][j],即无法放入当前物品,背包容量不变。
2)如果j>=w[i],则m[i][j]=max{m[i-1][j], m[i-1][j-w[i]] + v[i]},即可以选择放入当前物品或不放入当前物品,取最大值。
3. 最终结果为m[n][W]。
3. 最长公共子序列问题
问题分析:给定两个字符串,如何找到它们的最长公共子序列?
建模:设X和Y分别为两个字符串,长度分别为m和n。定义一个二维数组c[m+1][n+1],其中c[i][j]表示X的前i个字符和Y的前j个字符的最长公共子序列的长度。
算法描述:
1. 初始化c[i][0]和c[0][j]均为0(因为一个空字符串与任何字符串的最长公共子序列的长度均为0)。
2. 对于每个字符i和j,依次计算c[i][j]的值。
1)如果X[i] == Y[j],则c[i][j] = c[i-1][j-1] + 1,即当前字符相同,最长公共子序列长度加1。
2)如果X[i] != Y[j],则c[i][j] = max{c[i-1][j], c[i][j-1]},即当前字符不同,最长公共子序列长度不变。
3. 最终结果为c[m][n]。可以通过回溯得到最长公共子序列。
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