算法设计与分析课件 32 矩阵连乘_第1页
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文档简介

算法设计与分析本节要点CONTENTS矩阵连乘矩阵连乘给定n个矩阵{A1,A2,A3,…,An},其中,Ai

和Ai+1(i=1,2,…,n−1)是可乘的。用加括号的方法表示矩阵连乘的次序,不同的计算次序计算量(乘法次数)是不同的,找出一种加括号的方法,使得矩阵连乘的计算量最小。A1是5×10的矩阵;A2是10×100的矩阵;A3是100×2的矩阵。(1)(A1

A2)A3运算量:5×10×100+5×100×2=6000(2)A1(A2

A3)运算量:10×100×2+5×10×2=2100矩阵连乘矩阵乘法:矩阵连乘矩阵乘法有多种运算顺序:(A1A2)(A3A4A5)

;(A1A2)(A3A4)A5;A1(A2A3)

(A4A5);…是否可以使用动态规划?0102最优子结构子问题重叠03无后效性矩阵连乘假设AiAi+1…Aj的乘法次数是c,c=a+b+d。(1)分析最优解的结构特征假设我们已经知道了在第k个位置加括号会得到最优解,那么原问题就变成了两个子问题:(AiAi+1…Ak),(Ak+1Ak+2…Aj)矩阵连乘(2)建立最优值递归式用m[i][j]表示AiAi+1…Aj矩阵连乘的最优值,那么两个子问题(AiAi+1…Ak)、(Ak+1Ak+2…Aj)对应的最优值分别是m[i][k]、m[k+1][j]。只需考查结果矩阵相乘的乘法次数。矩阵连乘如果用一维数组p[]来记录矩阵的行和列,第i个矩阵的行数存储在数组的第i−1位置,列数存储在数组的第i位置,那么pi*pk+1*qj对应的数组元素相乘为p[i−1]*p[k]*p[j],原递归式变为:矩阵连乘(3)自底向上计算并记录最优值先求两个矩阵相乘的最优值,再求3个矩阵相乘的最优值,直到n个矩阵连乘的最优值。(4)构造最优解上面得到的最优值只是矩阵连乘的最小的乘法次数,并不知道加括号的次序,需要从记录表中还原加括号次序,构造最优解。矩阵连乘矩阵连乘矩阵连乘矩阵连乘构造最优解:根据最优决策数组s[][]中的数据来构造最优解,即加括号的位置。首先读取s[1][5]=4,表示在k=4的位置把矩阵分为两个子问题:(A1A2A3A4)、A5。矩阵连乘阶段(区间长度)

状态(区间起点和终点)

决策(状态转移方程)算法实现矩阵连乘算法分析时间

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