C语言矩阵连乘 (动态规划)详解

动态规划法

题目描述:给定n个矩阵{A1,A2….An},其中Ai与Ai+1是可以相乘的,判断这n个矩阵通过加括号的方式相乘,使得相乘的次数最少!

以矩阵链ABCD为例

按照矩阵链长度递增计算最优值

矩阵链长度为1时,分别计算出矩阵链A、B、C、D的最优值矩阵链长度为2时,分别计算出矩阵链AB、BC、CD的最优值矩阵链长度为3时,分别计算出矩阵链ABC、BCD的最优值矩阵链长度为4时,计算出矩阵链ABCD的最优值

动归方程:

分析:

k为矩阵链断开的位置d数组存放矩阵链计算的最优值,d[i][j]是以第i个矩阵为首,第j个矩阵为尾的矩阵链的最优值,i > 0m数组内存放矩阵链的行列信息,m[i-1]和m[i]分别为第i个矩阵的行和列(i = 1、2、3…)

c语言实现代码:

#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;             //记录相乘的矩阵个数变量   for(i=1;i<=n;i++){     m[i][i]=0;         //当一个矩阵相乘时,相乘次数为 0    }     //矩阵个数从两个开始一次递增    for(r=2;r<=n;r++){     //从某个矩阵开始         for(i=1;i<=n-r+1;i++){       //到某个矩阵的结束        j=i+r-1;       //拿到从 i 到 j 矩阵连乘的次数        m[i][j]=m[i+1][j]+p[i-1]*p[i]*p[j];       //拿到矩阵连乘断开的位置        s[i][j]=i;       //寻找加括号不同,矩阵连乘次数的最小值,修改 m 数组,和断开的位置 s 数组        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};          //存储矩阵的行和列数组    int m[N][N]={0};        //存储矩阵与矩阵相乘的最小次数   int s[N][N]={0};        //存储矩阵与矩阵相乘断开的位置    printf("请输入矩阵个数:\n");   scanf("%d",&n);   for(i=1;i<=n;i++){     printf("请输入第%d个矩阵的行和列(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记录矩阵行和列:\n");   for(i=0;i<=n;i++){     printf("%d ",p[i]);   }   printf("\n");   MatrixChain(p,n,m,s);   printf("\n矩阵相乘的最小次数矩阵为:\n");   for(i=1;i<=n;i++){     for(j=1;j<=n;j++){       printf("%d  ",m[i][j]);     }     printf("\n");   }   printf("\n矩阵相乘断开的位置矩阵为:\n");   for(i=1;i<=n;i++){     for(j=1;j<=n;j++){       printf("%d ",s[i][j]);     }     printf("\n");   }   printf("矩阵最小相乘次数为:%d\n",m[1][n]);   return 0; } 

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