1.假设4个矩阵连乘, 写出m表格和s表格,写出最少乘法次数和最有计算次序。写出m表格每一个元素的计算过程。
时间: 2024-01-24 18:20:41 浏览: 16
假设4个矩阵的维度分别为 A1[A1_rows, A1_cols]、A2[A2_rows, A2_cols]、A3[A3_rows, A3_cols]、A4[A4_rows, A4_cols],且它们满足连乘条件,即 A1_cols = A2_rows,A2_cols = A3_rows,A3_cols = A4_rows。
首先,我们可以使用动态规划算法来求解最少乘法次数和最优计算次序。
1. 计算 m 表格
我们定义 m[i][j] 表示从第 i 个矩阵到第 j 个矩阵连乘所需的最少乘法次数。则有如下的递推式:
m[i][j] = min{m[i][k] + m[k+1][j] + A[i_rows]*A[k_cols]*A[j_cols]},其中 i ≤ k < j,A[i_rows] 表示第 i 个矩阵的行数,A[k_cols] 表示第 k 个矩阵的列数,A[j_cols] 表示第 j 个矩阵的列数。
根据上述递推式,我们可以先计算出长度为 2 的子问题,然后逐步增加子问题的长度,直至求解出整个问题的最优解。
2. 计算 s 表格
我们定义 s[i][j] 表示从第 i 个矩阵到第 j 个矩阵连乘的最优计算次序中,最后一次乘法操作所涉及的矩阵编号。则有如下的递推式:
s[i][j] = k,其中 i ≤ k < j,且
m[i][j] = m[i][k] + m[k+1][j] + A[i_rows]*A[k_cols]*A[j_cols]
根据上述递推式,我们可以先计算出长度为 2 的子问题,然后逐步增加子问题的长度,直至求解出整个问题的最优解。
3. 最少乘法次数和最优计算次序
最少乘法次数为 m[1][4],最优计算次序为 ((A1A2)(A3A4))。
4. m 表格每一个元素的计算过程
为了方便演示,我们假设 A1 = [2, 3],A2 = [3, 4],A3 = [4, 5],A4 = [5, 6]。
首先,我们计算长度为 2 的子问题:
m[1][2] = 2*3*4 = 24,s[1][2] = 1
m[2][3] = 3*4*5 = 60,s[2][3] = 2
m[3][4] = 4*5*6 = 120,s[3][4] = 3
然后,我们计算长度为 3 的子问题:
m[1][3] = min{m[1][1] + m[2][3] + 2*3*5, m[1][2] + m[3][3] + 2*4*5} = min{0 + 60 + 30, 24 + 0 + 40} = 64,s[1][3] = 2
m[2][4] = min{m[2][2] + m[3][4] + 3*4*6, m[2][3] + m[4][4] + 3*5*6} = min{0 + 120 + 72, 60 + 0 + 90} = 132,s[2][4] = 3
最后,我们计算整个问题的最优解:
m[1][4] = min{m[1][2] + m[3][4] + 2*3*6, m[1][3] + m[4][4] + 2*4*6, m[2][3] + m[4][4] + 3*4*6} = min{24 + 120 + 36, 64 + 0 + 48, 60 + 0 + 72} = 136,s[1][4] = 2