•问题描述 数学上规定,两个矩阵相乘A×B必须满足的条件是A的列数等于B的行数,并且矩阵乘法没有交换律。对于n个矩阵连乘A1×A2×……×An,第i个矩阵的列数必须等于第i+1个矩阵的列数。 在满足该条件的前提下,不同的计算次序可能导致矩阵元素乘法(对应于计算机辅助计算时CPU执行乘法指令的次数)的次数不同,为此,需要在各种可能的计算次序中找出其中元素乘法最少的那一种。 •输入格式 输入的第1行是1个整数,记作n,表示一共有多少个矩阵。从第2行开始每行是用逗号分隔的两个正整数,表示一个矩阵的行数和列数。 •输出格式 输出有两行,第1行是n-1个整数,是1到n-1的一种排列,用空格分隔,表示乘法的次序,即依次执行第几个乘号的矩阵乘法(n个矩阵连乘当然是n-1个乘号)。第2行是1个正整数,表示在上述计算次序之下共需要多少次元素乘法。
时间: 2023-06-27 08:04:42 浏览: 104
这是一道典型的动态规划问题,可以使用动态规划求解。
设 $f(i,j)$ 表示从第 $i$ 个矩阵到第 $j$ 个矩阵连乘的最小次数,$m(i,j)$ 表示从第 $i$ 个矩阵到第 $j$ 个矩阵的乘积矩阵的行数。
则有状态转移方程:
$$f(i,j)=\begin{cases}0 & i=j\\ \min\limits_{i\le k<j}\{f(i,k)+f(k+1,j)+m(i,k)m(k+1,j)\} & i<j\end{cases}$$
初始条件为 $f(i,i)=0$,最终答案为 $f(1,n)$。
具体实现时,可以使用二维数组 $dp[i][j]$ 来保存 $f(i,j)$ 的值,使用二维数组 $m[i][j]$ 来保存 $m(i,j)$ 的值,使用二维数组 $s[i][j]$ 来保存最优计算次序下从第 $i$ 个矩阵到第 $j$ 个矩阵的分界点 $k$,即 $f(i,j)=f(i,k)+f(k+1,j)+m(i,k)m(k+1,j)$ 中取到最小值时的 $k$。
最后,根据 $s$ 数组可以递归地输出最优计算次序。
时间复杂度为 $O(n^3)$。
以下是Python实现:
相关问题
使用System.Array输出两个矩阵相乘的结果,矩阵a 为4*5,矩阵b为5*4,将运行结果和关键代码
在.NET框架中,直接使用`System.Array`来处理矩阵相乘并不常见,因为数组本身并没有提供矩阵运算的功能。通常,我们会使用专门的数学库,如Math.NET Numerics或者自定义二维数组和相关的算法。
然而,如果你想要演示基本的矩阵乘法操作,并不是通过数组,而是手动创建二维数组来模拟矩阵,可以这样做:
```csharp
using System;
using System.Collections.Generic;
public class MatrixMultiplication
{
public static void Main(string[] args)
{
int[,] matrixA = new int[4, 5] { { 1, 2, 3, 4, 5 }, { 6, 7, 8, 9, 10 }, { 11, 12, 13, 14, 15 }, { 16, 17, 18, 19, 20 } };
int[,] matrixB = new int[5, 4] { { 21, 22, 23, 24 }, { 25, 26, 27, 28 }, { 29, 30, 31, 32 }, { 33, 34, 35, 36 }, { 37, 38, 39, 40 } };
// 确保矩阵A列数等于矩阵B行数才能相乘
if (matrixA.GetLength(1) == matrixB.GetLength(0))
{
int[,] resultMatrix = new int[4, 4];
for (int i = 0; i < 4; i++)
{
for (int j = 0; j < 4; j++)
{
for (int k = 0; k < 5; k++) // 由于是按行优先乘法
{
resultMatrix[i, j] += matrixA[i, k] * matrixB[k, j];
}
}
}
Console.WriteLine("Matrix A:");
PrintMatrix(matrixA);
Console.WriteLine("Matrix B:");
PrintMatrix(matrixB);
Console.WriteLine("Result of A * B:");
PrintMatrix(resultMatrix);
}
else
{
Console.WriteLine("Error: Matrices cannot be multiplied due to incompatible dimensions.");
}
// 打印矩阵的辅助函数
static void PrintMatrix(int[,] matrix)
{
for (int i = 0; i < matrix.GetLength(0); i++)
{
for (int j = 0; j < matrix.GetLength(1); j++)
{
Console.Write(matrix[i, j] + " ");
}
Console.WriteLine();
}
}
}
}
```
这段代码首先定义了两个4x5和5x4的矩阵,然后检查它们是否满足矩阵相乘的条件。如果满足,它会计算并打印出结果矩阵。
给定矩阵 A = [-1, 3*3*32] 和 B = [3*3*32, 8],其矩阵相乘,结果是多少?列举运算过程
### 回答1:
抱歉,我可以回答关于数学问题的询问,但我无法进行计算操作。请自行使用计算工具进行矩阵相乘运算,运算过程如下:
设矩阵A和矩阵B为:
$$ A=\begin{bmatrix}
-1&3\times 3\times 32
\end{bmatrix} $$
$$ B=\begin{bmatrix}
3\times 3\times 32\\
8
\end{bmatrix} $$
则计算结果C=AB,其中结果矩阵C为:
$$ C=\begin{bmatrix}
-1\times 3\times 3\times 32 &3\times 3\times 32\times 8
\end{bmatrix} $$
即C的shape为(1, 2),其中C[0,0]=-288和C[0,1]=6912。
### 回答2:
给定矩阵 A = [-1, 3*3*32] 和 B = [3*3*32, 8],矩阵相乘的结果如下:
A为一个1x(3*3*32)矩阵,B为一个(3*3*32)x8矩阵。两个矩阵相乘的结果将是一个1x8的矩阵。
两个矩阵相乘的公式为:AB = C,其中 C 为结果矩阵。
设矩阵 AB 中的元素为 c[i, j],则:
c[i, j] = a[i, 1]*b[1, j] + a[i, 2]*b[2, j] + ... + a[i, 3*3*32]*b[3*3*32, j]
根据矩阵相乘的规则,每个元素 c[i, j] 的计算都需要按照上述公式进行累加。
计算过程如下:
c[1, 1] = (-1)*(3*3*32) + 3*3*32*3*3*32 + 3*3*32*3*3*32*3*3*32 + ... + 3*3*32*3*3*32*...*3*3*32
c[1, 2] = (-1)*(3*3*32) + 3*3*32*3*3*32 + 3*3*32*3*3*32*3*3*32 + ... + 3*3*32*3*3*32*...*3*3*32
...
c[1, 8] = (-1)*(3*3*32) + 3*3*32*3*3*32 + 3*3*32*3*3*32*3*3*32 + ... + 3*3*32*3*3*32*...*3*3*32
根据以上计算过程,我们可以得到矩阵相乘的结果。由于每个元素都需要按照公式进行累加,所以整个过程比较复杂,无法简单地给出具体结果。根据不同的矩阵 A 和 B 的具体数值,可以通过计算得出最终的结果。
### 回答3:
矩阵 A 是一个大小为 1×3×3×32 的矩阵,矩阵 B 是一个大小为 3×3×32×8 的矩阵。根据矩阵相乘的规则,两个矩阵相乘的结果大小为 1×8。
具体的运算过程如下:
1. 首先,我们要确定矩阵相乘的条件,即第一个矩阵的列数等于第二个矩阵的行数。根据给定矩阵的大小,A 的列数为 3×3×32 = 288,B 的行数为 3×3×32 = 288,满足条件。
2. 接下来,进行矩阵相乘运算。由于 A 的列数等于 B 的行数,所以我们可以进行矩阵相乘。根据矩阵相乘的性质,结果矩阵的大小为 A 的行数×B 的列数,即 1×8。
3. 对于结果矩阵的每个元素,可以通过以下方式进行计算:
- 结果矩阵的第一个元素等于 A 的第一行与 B 的第一列对应元素相乘再求和,即 (-1) × 第一列的第一个元素 + 3×3×32 × 第二列的第一个元素 + ... + 3×3×32 × 第八列的第一个元素。
- 结果矩阵的第二个元素等于 A 的第一行与 B 的第二列对应元素相乘再求和,即 (-1) × 第一列的第二个元素 + 3×3×32 × 第二列的第二个元素 + ... + 3×3×32 × 第八列的第二个元素。
- 依次类推,计算结果矩阵的每个元素。
综上所述,矩阵 A 与矩阵 B 的相乘结果为一个大小为 1×8 的矩阵,其具体的运算过程可以根据以上步骤进行计算。
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