写出并测试两个矩阵相乘的分治算法程序
时间: 2024-10-21 11:11:14 浏览: 26
矩阵乘法的分治算法通常是利用递归思想,例如Strassen's Algorithm(斯特拉斯曼算法),它不是经典的分而治之,而是通过将大矩阵划分为四个部分,然后应用七次较小的矩阵运算。这里提供一个简单的Python版本的Strassen's Algorithm实现,注意这只是一个简化版的示例,实际实现可能会更复杂,并需要处理边界条件和其他细节:
```python
def strassen(a, b):
if len(a) <= 1:
return a * b # base case
m, n = len(a), len(b)
s1 = strassen(matrix_split(a, n, 0), matrix_split(b, n, 0)) # P1
s2 = strassen(matrix_split(a, n, n//2), matrix_split(b, m//2, 0)) # P2
s3 = strassen(matrix_split(a, n, n//2), matrix_split(b, m//2, m//2)) # P3
s4 = strassen(matrix_split(a, n//2, 0), matrix_split(b, m, m//2)) # P4
s5 = strassen(add_subtract_multiply(a, b, 0, n//2, m//2), b, m//2) # S1
s6 = strassen(add_subtract_multiply(a, b, n//2, n, m//2), add_subtract_multiply(a, b, 0, n, m//2), n//2, n//2, 0) # S2
s7 = strassen(add_subtract_multiply(a, b, 0, n//2, 0), add_subtract_multiply(a, b, n//2, n, 0), n//2, n//2, m//2) # S3
c = [[0] * m for _ in range(n)]
c[0: n//2, 0: n//2] = s1 + s4
c[0: n//2, n//2: n] = s3
c[n//2: n, 0: n//2] = s2
c[n//2: n, n//2: n] = s1 + s5 - s2 - s4
return c
# 辅助函数:分割矩阵和加减乘操作
def matrix_split(matrix, n, split):
return [matrix[i:i+n, split:split+n] for i in range(0, n)]
def add_subtract_multiply(a, b, start_a, end_a, start_b):
# 这里只是一个简单的示例,实际操作中会涉及到四个较小的矩阵相加、相减和相乘
# 根据实际需求编写完整版本
return ...
# 测试
a = [[1, 2], [3, 4]]
b = [[5, 6], [7, 8]]
result = strassen(a, b)
print(result)
```
请注意,上述代码并没有完全实现所有Strassen算法细节,特别是`add_subtract_multiply`函数中的加减乘部分需要根据Strassen算法的具体规则编写。此外,这个版本也不适用于大规模矩阵,因为它并不是一个高效的实现,实际应用会考虑其他算法如BLAS库提供的矩阵乘法功能。
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