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: 2023-05-20 12:01:48 浏览: 300
这个问题可以使用动态规划算法来解决。具体来说,可以定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最优计算次序所需的最小乘法次数。初始时,所有的dp[i][i]都为0,因为单个矩阵不需要乘法次数。
然后,可以使用一个循环来枚举计算矩阵连乘的长度,即枚举j-i的值。在每次循环中,再使用一个循环来枚举起点i,计算dp[i][j]的值。具体来说,可以枚举一个分割点k,将矩阵连乘分为两部分,即从i到k和从k+1到j,然后计算这两部分的最优计算次序所需的乘法次数之和,加上将这两部分相乘所需的乘法次数,即可得到dp[i][j]的值。最后,dp[1][n]就是整个矩阵连乘的最优计算次序所需的最小乘法次数。
以下是伪代码:
for len = 2 to n:
for i = 1 to n-len+1:
j = i + len - 1
dp[i][j] = INF
for k = i to j-1:
dp[i][j] = min(dp[i][j], dp[i][k] + dp[k+1][j] + p[i-1]*p[k]*p[j])
其中,p数组表示每个矩阵的行数和列数,p[0]表示第一个矩阵的行数,p[n]表示最后一个矩阵的列数,其余的p[i]表示第i个矩阵的列数和下一个矩阵的行数。INF表示一个很大的数,用于初始化dp数组。
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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
可以使用动态规划来解决这个问题。具体来说,可以定义一个二维数组dp,其中dp[i][j]表示从第i个矩阵到第j个矩阵的最优计算次序所需的最小乘法次数。初始时,将dp[i][i]设为0,表示单个矩阵不需要乘法次数。然后,可以使用以下递推式来计算dp数组的值:
dp[i][j] = min(dp[i][k] + dp[k+1][j] + p[i-1]*p[k]*p[j])
其中,p是一个数组,表示每个矩阵的行数和列数,p[i-1]表示第i个矩阵的行数,p[i]表示第i个矩阵的列数。k的取值范围是[i,j-1],表示将第i个矩阵到第j个矩阵划分成两部分,分别计算它们的最优计算次序,然后将它们合并起来的乘法次数。最终,dp[1][n]就是整个矩阵连乘的最优计算次序所需的最小乘法次数。
以下是一个可能的实现:
```python
def matrix_chain_order(p):
n = len(p) - 1
dp = [[0] * (n+1) for _ in range(n+1)]
for l in range(2, n+1):
for i in range(1, n-l+2):
j = i + l - 1
dp[i][j] = float('inf')
for k in range(i, j):
dp[i][j] = 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是一个长度为n+1的数组,表示n个矩阵的行列数,例如p=[10, 20, 30, 40]表示4个矩阵,第一个矩阵的行数为10,列数为20,第二个矩阵的行数为20,列数为30,以此类推。可以调用该函数来计算矩阵连乘的最优计算次序所需的最小乘法次数,例如:
```python
p = [10, 20, 30, 40]
print(matrix_chain_order(p)) # 输出:30000
```
这表示将4个矩阵连乘的最优计算次序所需的最小乘法次数为30000。
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,编写c语言程序
好的,我明白了您的要求。关于您的问题,我可以给您讲解一下矩阵连乘问题的动态规划方法。具体代码实现如下:
```c
#include <stdio.h>
#define MAXSIZE 100
#define INFINITY 1000000
int matrix_chain_order(int p[], int n, int m[MAXSIZE][MAXSIZE], int s[MAXSIZE][MAXSIZE]);
int main() {
int p[] = {30, 35, 15, 5, 10, 20, 25}; // 每个矩阵的行列数,第i个矩阵为Ai-1 * Ai
int n = sizeof(p) / sizeof(p[0]) - 1; // 矩阵个数
int m[MAXSIZE][MAXSIZE] = {0}; // 记录最优值的二维数组
int s[MAXSIZE][MAXSIZE] = {0}; // 记录划分位置的二维数组
matrix_chain_order(p, n, m, s);
printf("最优计算代价为:%d\n", m[1][n]);
printf("最优划分位置为:");
for(int i = 1; i <= n; i++) {
for(int j = 1; j <= n; j++) {
if(s[i][j] == 0) {
printf("A%d", i-1);
} else {
printf("( ");
print_optimal_parens(s, i, j);
printf(" )");
}
}
}
printf("\n");
return 0;
}
/**
* 计算矩阵连乘的最优次序
**/
int matrix_chain_order(int p[], int n, int m[MAXSIZE][MAXSIZE], int s[MAXSIZE][MAXSIZE]) {
for(int i = 1; i <= n; i++) {
m[i][i] = 0;
}
// L表示子问题规模,从小到大逐渐增大
for(int L = 2; L <= n; L++) {
for(int i = 1; i <= n-L+1; i++) {
int j = i+L-1;
m[i][j] = INFINITY;
for(int k = i; k < j; k++) {
int q = m[i][k] + m[k+1][j] + p[i-1]*p[k]*p[j];
if(q < m[i][j]) {
m[i][j] = q;
s[i][j] = k;
}
}
}
}
return 0;
}
/**
* 输出最优的矩阵连乘次序
**/
void print_optimal_parens(int s[MAXSIZE][MAXSIZE], int i, int j) {
if(i == j) {
printf("A%d", i-1);
} else {
print_optimal_parens(s, i, s[i][j]);
print_optimal_parens(s, s[i][j]+1, j);
}
}
```
以上代码是一个简单的矩阵连乘动态规划解法的实现,其中 `p` 数组表示每个矩阵的行列数,`m` 数组表示最优矩阵连乘次序的代价,`s` 数组表示最优划分位置。通过逐层的循环,求解出最优的矩阵连乘次序,同时记录下来最优的划分位置,最后按照划分位置输出答案即可。
希望以上回答能够满足您的需求,如有需要可以随时提问。
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