C语言实现,已知5个矩阵并可连乘,编写程序输出矩阵连乘的最优计算次序
时间: 2023-05-29 13:06:44 浏览: 148
矩阵连乘算法设计(C语言)
实现矩阵连乘的最优计算次序,可以使用动态规划的方法。
首先,我们需要定义一个二维数组m和一个二维数组s来存储最优计算次序和最优计算代价。其中,m[i][j]表示矩阵Ai到Aj的最优计算次序,s[i][j]表示矩阵Ai到Aj的最小计算代价。
接下来,我们可以使用以下的动态规划算法来计算m和s数组:
1. 初始化m和s数组的对角线,即当i=j时,m[i][j]=0,s[i][j]=0。
2. 对于每个长度为l的子问题,从左到右依次计算s[i][i+l]和m[i][i+l],其中i表示子问题的起始下标,l表示子问题的长度,即i+l<=n。
3. 在计算s[i][i+l]时,我们需要枚举Ai到Ak和Ak+1到Aj的所有可能划分,计算每个划分的代价,并选择最小的代价作为s[i][i+l]的值。具体地,我们可以使用以下的公式来计算s[i][i+l]:
s[i][i+l] = min{s[i][k] + s[k+1][i+l] + p[i-1]*p[k]*p[i+l]},其中i<=k<i+l,p[i-1]表示矩阵Ai-1的行数,p[k]表示矩阵Ak的列数,p[i+l]表示矩阵Ai+l的列数。
4. 在计算m[i][i+l]时,我们可以利用上一步计算得到的s数组来确定最优的计算次序。具体地,我们可以使用以下的公式来计算m[i][i+l]:
m[i][i+l] = k,其中i<=k<i+l,且s[i][i+l] = s[i][k] + s[k+1][i+l] + p[i-1]*p[k]*p[i+l]。
5. 最终,我们可以输出m[1][n]来得到矩阵连乘的最优计算次序。
下面是使用C语言实现上述算法的示例代码:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#define MAXN 5 // 矩阵的个数
int p[MAXN+1]; // 存储矩阵的行列数
int m[MAXN+1][MAXN+1]; // 存储最优计算次序
int s[MAXN+1][MAXN+1]; // 存储最小计算代价
void matrix_chain_order(int n) {
int i, j, k, l, q;
// 初始化对角线
for (i = 1; i <= n; i++) {
m[i][i] = 0;
s[i][i] = 0;
}
// 计算子问题的最小计算代价和最优计算次序
for (l = 2; l <= n; l++) {
for (i = 1; i <= n-l+1; i++) {
j = i + l - 1;
s[i][j] = 0x7fffffff; // 初始化为最大值
for (k = i; k <= j-1; k++) {
q = s[i][k] + s[k+1][j] + p[i-1]*p[k]*p[j];
if (q < s[i][j]) {
s[i][j] = q;
m[i][j] = k;
}
}
}
}
}
void print_optimal_parens(int i, int j) {
if (i == j) {
printf("A%d", i);
} else {
printf("(");
print_optimal_parens(i, m[i][j]);
print_optimal_parens(m[i][j]+1, j);
printf(")");
}
}
int main() {
int i, n;
// 读入矩阵的行列数
printf("请输入%d个矩阵的行列数:\n", MAXN);
for (i = 0; i <= MAXN; i++) {
scanf("%d", &p[i]);
}
// 计算最优计算次序
n = MAXN;
matrix_chain_order(n);
// 输出最优计算次序
printf("矩阵连乘的最优计算次序为:");
print_optimal_parens(1, n);
printf("\n");
return 0;
}
```
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