C語言矩陣連乘 (動態(tài)規(guī)劃)詳解
動態(tài)規(guī)劃法
題目描述:給定n個矩陣{A1,A2....An},其中Ai與Ai+1是可以相乘的,判斷這n個矩陣通過加括號的方式相乘,使得相乘的次數(shù)最少!
以矩陣鏈ABCD為例
按照矩陣鏈長度遞增計算最優(yōu)值
矩陣鏈長度為1時,分別計算出矩陣鏈A、B、C、D的最優(yōu)值
矩陣鏈長度為2時,分別計算出矩陣鏈AB、BC、CD的最優(yōu)值
矩陣鏈長度為3時,分別計算出矩陣鏈ABC、BCD的最優(yōu)值
矩陣鏈長度為4時,計算出矩陣鏈ABCD的最優(yōu)值
動歸方程:

分析:
k為矩陣鏈斷開的位置
d數(shù)組存放矩陣鏈計算的最優(yōu)值,d[i][j]是以第i個矩陣為首,第j個矩陣為尾的矩陣鏈的最優(yōu)值,i > 0
m數(shù)組內(nèi)存放矩陣鏈的行列信息,m[i-1]和m[i]分別為第i個矩陣的行和列(i = 1、2、3...)
c語言實現(xiàn)代碼:
#include <stdio.h>
#define N 20
void MatrixChain(int p[N],int n,int m[N][N],int s[N][N]){
int i,j,t,k;
int r; //記錄相乘的矩陣個數(shù)變量
for(i=1;i<=n;i++){
m[i][i]=0; //當一個矩陣相乘時,相乘次數(shù)為 0
}
//矩陣個數(shù)從兩個開始一次遞增
for(r=2;r<=n;r++){
//從某個矩陣開始
for(i=1;i<=n-r+1;i++){
//到某個矩陣的結(jié)束
j=i+r-1;
//拿到從 i 到 j 矩陣連乘的次數(shù)
m[i][j]=m[i+1][j]+p[i-1]*p[i]*p[j];
//拿到矩陣連乘斷開的位置
s[i][j]=i;
//尋找加括號不同,矩陣連乘次數(shù)的最小值,修改 m 數(shù)組,和斷開的位置 s 數(shù)組
for(k=i+1;k<j;k++){
t=m[i][k]+m[k+1][j]+p[i-1]*p[k]*p[j];
if(t<m[i][j]){
m[i][j]=t;
s[i][j]=k;
}
}
}
}
}
int main(void){
int n,n1,m1,i,j=2;
int p[N]={0}; //存儲矩陣的行和列數(shù)組
int m[N][N]={0}; //存儲矩陣與矩陣相乘的最小次數(shù)
int s[N][N]={0}; //存儲矩陣與矩陣相乘斷開的位置
printf("請輸入矩陣個數(shù):\n");
scanf("%d",&n);
for(i=1;i<=n;i++){
printf("請輸入第%d個矩陣的行和列(n1*m1 格式):",i);
scanf("%d*%d",&n1,&m1);
if(i==1){
p[0]=n1;
p[1]=m1;
}
else{
p[j++]=m1;
}
}
printf("\n記錄矩陣行和列:\n");
for(i=0;i<=n;i++){
printf("%d ",p[i]);
}
printf("\n");
MatrixChain(p,n,m,s);
printf("\n矩陣相乘的最小次數(shù)矩陣為:\n");
for(i=1;i<=n;i++){
for(j=1;j<=n;j++){
printf("%d ",m[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("\n矩陣相乘斷開的位置矩陣為:\n");
for(i=1;i<=n;i++){
for(j=1;j<=n;j++){
printf("%d ",s[i][j]);
}
printf("\n");
}
printf("矩陣最小相乘次數(shù)為:%d\n",m[1][n]);
return 0;
}
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