给定n个矩阵:a1,a2,…,an,其中ai与ai+1是可乘的,i=1,2…,n-1。确定计算矩阵连乘积的计算次序,使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少。输入数据为矩阵个数和每个矩阵规模,输出
时间: 2023-05-31 16:18:47 浏览: 205
### 回答1:
矩阵连乘积的最小数乘次数。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。具体来说,可以定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示计算从第i个矩阵到第j个矩阵的连乘积所需的最小数乘次数。然后,可以使用递推公式dp[i][j] = min{dp[i][k] + dp[k+1][j] + p[i-1] * p[k] * p[j]},其中p是矩阵的规模数组,k的取值范围是[i,j-1]。最终的答案就是dp[1][n]。
### 回答2:
该问题可以通过动态规划算法来解决。思路是将矩阵连乘问题拆分为子问题,从小规模的子问题逐步求解,最终得到全局最优解。
定义状态:设m[i][j]为计算Ai到Aj的最小数乘次数。
状态转移方程:
当i=j时,m[i][j]=0;
当i<j时,m[i][j]=min{m[i][k]+m[k+1][j]+P[i-1]*P[k]*P[j]}(i<=k<j),其中P[i-1]*P[k]*P[j]为矩阵Ai到Aj相乘的次数。
算法实现:
1. 初始化m[i][i]=0,i=1,2,...,n。
2. 逐步求解规模从小到大的子问题,对于规模为len的子问题,枚举起始矩阵的位置i,计算m[i][i+len-1]的值。
3. 最后,m[1][n]即为计算矩阵连乘积所需的最小数乘次数。
代码实现:
#include <iostream>
#include <cstring>
using namespace std;
const int MAXN = 1000;
int m[MAXN][MAXN], p[MAXN];
int main()
{
int n;
cin >> n;
for (int i = 0; i <= n; i++)
cin >> p[i];
memset(m, 0, sizeof(m));
for (int len = 2; len <= n; len++) //枚举子问题规模
{
for (int i = 1; i <= n - len + 1; i++) //枚举起始矩阵位置
{
int j = i + len - 1;
m[i][j] = 1 << 30; //初始化为一个较大的值
for (int k = i; k < j; k++) //枚举划分点
{
int t = m[i][k] + m[k + 1][j] + p[i - 1] * p[k] * p[j];
if (t < m[i][j])
m[i][j] = t; //更新最小值
}
}
}
cout << m[1][n] << endl;
return 0;
}
### 回答3:
矩阵连乘问题是一道经典的动态规划问题,其最优次序问题可以用动态规划求解。设矩阵ai的维数为pi-1×pi(i=1,2…,n),矩阵链的乘积为A1A2…An,其中Ai的维数为pi-1×pi(i=1,2…,n),则对于相邻的两个矩阵,它们可以按照任意顺序进行乘法运算,但其结果却是不同的。如(A1A2)A3与A1(A2A3)是两种不同的计算次序,其所需的乘法次数也不同。
通过观察可以发现,计算A1A2…An的数乘次数可以拆分成计算A1A2…Ak和计算Ak+1Ak+2…An之后再进行合并得到的。因此我们可以设计动态规划状态f[i][j]表示计算A iAi+1…Aj所需的最少数乘次数,则我们需要求出f[1][n]。
接下来考虑如何求解状态转移方程。对于i≤k<j,要计算A iAi+1…Ak和A k+1Ak+2…Aj的乘积,其计算次序有多种,我们需要选择其中乘法次数最少的一种,并将其作为计算f[i][j]的中间结果。因此状态转移方程为:
f[i][j]=min(f[i][k]+f[k+1][j]+pi-1pkpj)(i≤j,i<k<j)
计算此状态转移方程的时间复杂度为O(n3),并且我们可以通过记录每一次最优的k值来还原出具体计算次序。因此,矩阵连乘问题可以通过动态规划求解,其时间复杂度为O(n3),可以高效地求解较大规模的矩阵连乘问题。
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