给定n个矩阵{A1,A2.......An},其中Ai与Ai+1是可乘的,i=1,2.........n-1。如何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的积所需要的乘次数最少。求解该问题,使用动态规划法,并分析时间复杂度。
时间: 2024-03-28 20:39:15 浏览: 166
这是一个经典的矩阵链乘法问题,可以使用动态规划算法来解决。
首先定义状态:设m[i][j]表示计算Ai到Aj的矩阵连乘积所需的最少乘法次数,则原问题的解为m[1][n]。
接着考虑状态转移方程:对于任意i<=k<j,将矩阵链划分为两部分,即Ai...Ak和Ak+1...Aj,其计算次数为m[i][k]+m[k+1][j]+pi-1*pk*pj,其中pi-1、pk、pj分别为这三个矩阵相乘时的行数、列数和列数。因此,状态转移方程为:
m[i][j] = min{m[i][k]+m[k+1][j]+pi-1*pk*pj},其中i<=k<j
最后,考虑边界条件:当i=j时,m[i][j]=0。
按照上述状态转移方程和边界条件,我们可以使用动态规划算法求解该问题。具体来说,可以按照矩阵链长度从小到大的顺序,依次计算m[i][j],直到计算出m[1][n]为止。
时间复杂度为O(n^3),其中n为矩阵个数。因此,该算法的时间复杂度较低,可以较好地解决中等规模的矩阵链乘法问题。
相关问题
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
这是一个经典的动态规划问题,可以用一个二维数组dp[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最小计算次数。假设Ai的维数为pi-1 × pi,Aj的维数为pj-1 × pj,则Ai到Aj的乘积维数为pi-1 × pj。因此,dp[i][j]可以递归地表示为:
dp[i][j] = min{dp[i][k] + dp[k+1][j] + pi-1 × pk × pj},其中i ≤ k < j
初始时,dp[i][i] = 0,因为只有一个矩阵时不需要计算。最终的矩阵连乘积的计算次数就是dp[1][n],即从第一个矩阵到最后一个矩阵的最小计算次数。
具体的动态规划算法如下:
1. 初始化dp数组,将所有dp[i][i]都设为0。
2. 对于每个长度l=2,3,...,n,依次计算dp[i][i+l-1],其中i=1,2,...,n-l+1,即从第i个矩阵开始,长度为l的矩阵连乘积的最小计算次数。
3. 对于每个dp[i][i+l-1],枚举分割点k=i,i+1,...,i+l-2,计算dp[i][k]+dp[k+1][i+l-1]+pi-1×pk×pj的值,并取最小值作为dp[i][i+l-1]的值。
4. 最终的矩阵连乘积的最小计算次数为dp[1][n]。
时间复杂度为O(n^3),空间复杂度为O(n^2)。
1.给定n个矩阵{A1, A2, …,An},其中,Ai与Ai+1是可乘的,计算这n个矩阵的连乘积。从中找出一种乘次数最少的计算次序java。
这道问题可以使用动态规划来解决。具体的思路如下:
首先,我们定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最少乘法次数。我们需要求解的就是dp[1][n]。
接着,我们考虑如何填充dp数组。对于dp[i][j],它可以由dp[i][k]和dp[k+1][j]转移而来,其中k的范围是[i, j-1]。具体地,我们可以枚举k,然后计算dp[i][k] + dp[k+1][j] + mi * mj * mk,其中mi、mj、mk分别表示第i个、第j个、第k个矩阵的行数和列数。最后,我们可以取所有可能的dp[i][j]中的最小值作为dp[i][j]的值。
最后,dp[1][n]就是我们要求的结果。
下面是Java代码实现:
```java
public static int matrixChainOrder(int[] p) {
int n = p.length - 1;
int[][] dp = new int[n+1][n+1];
for (int i = 1; i <= n; i++) {
dp[i][i] = 0;
}
for (int len = 2; len <= n; len++) {
for (int i = 1; i <= n-len+1; i++) {
int j = i+len-1;
dp[i][j] = Integer.MAX_VALUE;
for (int k = i; k <= j-1; k++) {
dp[i][j] = Math.min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + p[i-1] * p[k] * p[j]);
}
}
}
return dp[1][n];
}
```
其中,p数组表示每个矩阵的行数和列数,例如,p[0]表示第一个矩阵的行数,p[1]表示第一个矩阵的列数,p[1]表示第二个矩阵的行数,以此类推。