设A 和 B 是两个n * n阶矩阵,求它们的乘积矩阵C。要求使用分治法,请讲述算法设计的思路

时间: 2023-11-26 16:03:42 浏览: 329
好的,我明白了,下面是算法设计的思路: 首先,将矩阵A和矩阵B进行分割,分成四个n/2 * n/2的子矩阵。然后,对于这四个子矩阵,分别求它们的乘积矩阵。 接下来,我们可以使用分治法将这些子矩阵的乘积合并成最终的乘积矩阵C。具体方法是: 将C分成四个n/2 * n/2的子矩阵,分别表示为C11,C12,C21和C22。然后,通过公式C11 = A11 * B11 + A12 * B21,C12 = A11 * B12 + A12 * B22,C21 = A21 * B11 + A22 * B21,C22 = A21 * B12 + A22 * B22,计算出这些子矩阵。 最后,将这些子矩阵组合成最终的乘积矩阵C即可。 这样,我们就通过分治法快速地计算出了两个n * n阶矩阵的乘积矩阵C。
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设A和B是两个n*n阶的矩阵,用分治法求他们的乘积矩阵C。使用Strassen算法。C++代码

``` #include <iostream> #include <vector> using namespace std; vector<vector<int>> strassen(vector<vector<int>>& A, vector<vector<int>>& B) { int n = A.size(); vector<vector<int>> C(n, vector<int>(n)); if (n == 1) { C[0][0] = A[0][0] * B[0][0]; return C; } vector<vector<int>> A11(n/2, vector<int>(n/2)), A12(n/2, vector<int>(n/2)), A21(n/2, vector<int>(n/2)), A22(n/2, vector<int>(n/2)); vector<vector<int>> B11(n/2, vector<int>(n/2)), B12(n/2, vector<int>(n/2)), B21(n/2, vector<int>(n/2)), B22(n/2, vector<int>(n/2)); vector<vector<int>> S1(n/2, vector<int>(n/2)), S2(n/2, vector<int>(n/2)), S3(n/2, vector<int>(n/2)), S4(n/2, vector<int>(n/2)), S5(n/2, vector<int>(n/2)), S6(n/2, vector<int>(n/2)), S7(n/2, vector<int>(n/2)), S8(n/2, vector<int>(n/2)), S9(n/2, vector<int>(n/2)), S10(n/2, vector<int>(n/2)); vector<vector<int>> P1(n/2, vector<int>(n/2)), P2(n/2, vector<int>(n/2)), P3(n/2, vector<int>(n/2)), P4(n/2, vector<int>(n/2)), P5(n/2, vector<int>(n/2)), P6(n/2, vector<int>(n/2)), P7(n/2, vector<int>(n/2)); // 分解A、B for (int i = 0; i < n/2; i++) { for (int j = 0; j < n/2; j++) { A11[i][j] = A[i][j]; A12[i][j] = A[i][j+n/2]; A21[i][j] = A[i+n/2][j]; A22[i][j] = A[i+n/2][j+n/2]; B11[i][j] = B[i][j]; B12[i][j] = B[i][j+n/2]; B21[i][j] = B[i+n/2][j]; B22[i][j] = B[i+n/2][j+n/2]; } } // 计算S、P S1 = B12 - B22; P1 = strassen(A11, S1); S2 = A11 + A12; P2 = strassen(S2, B22); S3 = A21 + A22; P3 = strassen(S3, B11); S4 = B21 - B11; P4 = strassen(A22, S4); S5 = A11 + A22; S6 = B11 + B22; P5 = strassen(S5, S6); S7 = A12 - A22; S8 = B21 + B22; P6 = strassen(S7, S8); S9 = A11 - A21; S10 = B11 + B12; P7 = strassen(S9, S10); // 计算C vector<vector<int>> C11(n/2, vector<int>(n/2)), C12(n/2, vector<int>(n/2)), C21(n/2, vector<int>(n/2)), C22(n/2, vector<int>(n/2)); C11 = P5 + P4 - P2 + P6; C12 = P1 + P2; C21 = P3 + P4; C22 = P5 + P1 - P3 - P7; // 合并C for (int i = 0; i < n/2; i++) { for (int j = 0; j < n/2; j++) { C[i][j] = C11[i][j]; C[i][j+n/2] = C12[i][j]; C[i+n/2][j] = C21[i][j]; C[i+n/2][j+n/2] = C22[i][j]; } } return C; } int main() { int n; cout << "请输入矩阵的阶数n:"; cin >> n; vector<vector<int>> A(n, vector<int>(n)), B(n, vector<int>(n)); cout << "请输入矩阵A:" << endl; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> A[i][j]; } } cout << "请输入矩阵B:" << endl; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cin >> B[i][j]; } } vector<vector<int>> C = strassen(A, B); cout << "矩阵C为:" << endl; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { cout << C[i][j] << " "; } cout << endl; } return 0; } ```

设A和B是两个n*n阶的矩阵,用分治法求他们的乘积矩阵C。使用Strassen算法。写出C++代码

以下是使用Python实现的Strassen算法: ```python def strassen(A, B): n = len(A) if n == 1: return [[A[0][0] * B[0][0]]] else: # 将矩阵A和B分为四个子矩阵 A11 = [[A[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] A12 = [[A[i][j] for j in range(n//2, n)] for i in range(n//2)] A21 = [[A[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2, n)] A22 = [[A[i][j] for j in range(n//2, n)] for i in range(n//2, n)] B11 = [[B[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] B12 = [[B[i][j] for j in range(n//2, n)] for i in range(n//2)] B21 = [[B[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2, n)] B22 = [[B[i][j] for j in range(n//2, n)] for i in range(n//2, n)] # 计算7个矩阵 S1 = [[B12[i][j] - B22[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S2 = [[A11[i][j] + A12[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S3 = [[A21[i][j] + A22[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S4 = [[B21[i][j] - B11[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S5 = [[A11[i][j] + A22[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S6 = [[B11[i][j] + B22[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] S7 = [[A12[i][j] - A22[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] # 递归计算7个子矩阵的乘积 P1 = strassen(A11, S1) P2 = strassen(S2, B22) P3 = strassen(S3, B11) P4 = strassen(A22, S4) P5 = strassen(S5, S6) P6 = strassen(S7, S6) P7 = strassen(S5, S4) # 计算C的四个子矩阵 C11 = [[P5[i][j] + P4[i][j] - P2[i][j] + P6[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] C12 = [[P1[i][j] + P2[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] C21 = [[P3[i][j] + P4[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] C22 = [[P5[i][j] + P1[i][j] - P3[i][j] - P7[i][j] for j in range(n//2)] for i in range(n//2)] # 将四个子矩阵合并成一个n*n的矩阵 C = [[0 for j in range(n)] for i in range(n)] for i in range(n//2): for j in range(n//2): C[i][j] = C11[i][j] C[i][j+n//2] = C12[i][j] C[i+n//2][j] = C21[i][j] C[i+n//2][j+n//2] = C22[i][j] return C ``` 其中,S1到S7是用于计算P1到P7的临时矩阵,P1到P7是Strassen算法中的七个矩阵。最后将四个子矩阵合并成一个n*n的矩阵C。
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