矩阵连乘问题:
求矩阵A1(5×3)、A2(3×4)、A3(4×7)、A4(7×2)、A5(2×3)和A6(3×6)连乘的最佳计算次序。
算法实现:
package practice;
/**
* array[i][j]
* 表示Ai...Aj的最佳计算次序所对应的相乘次数 即存放各子问题的最优值
* s[i][j]=k
* 表示Ai...Aj这(j-i+1)个矩阵中最优加括号方法为(Ai...Ak)(Ak+1...Aj),
* 即存放了各子问题的最优决策
* p[i]表示Ai的行数,p[i+1]表示Ai的列数
* @author 光
*/
public class MatrixChain{
private int array[][];
private int p[];
private int s[][];
public MatrixChain(){
//六个矩阵有七个数
p=new int[]{5,3,4,7,2,3,6};
array=new int[6][6];
s=new int[6][6];
}
/**动态规划*/
public void martixChain(){
int n=array.length;
for(int i=0;i<n;i++){
array[i][i]=0;
}
for(int r=2;r<=n;r++){ //不同规模的子问题
for(int i=0;i<=n-r;i++){ //每一个规模为r的矩阵连乘序列的首矩阵Ai
int j=i+r-1; //每一个规模为r的矩阵连乘序列的尾矩阵Aj
// 决策为k=i的乘法次数
array[i][j]=array[i+1][j]+p[i]*p[i+1]*p[j+1];
s[i][j]=i;
for(int k=i+1;k<j;k++){ //对Ai...Aj的所有决策,求最优值,记录最优决策
int t=array[i][k]+array[k+1][j]+p[i]*p[k+1]*p[j];
if(t<array[i][j]){
array[i][j]=t;
s[i][j]=k;
}
}
}
}
}
/*
* 待求矩阵为:Ai...Aj
*/
public void traceBack(int i ,int j){
if(i<j){
traceBack(i,s[i][j]);
traceBack(s[i][j]+1,j);
if(i==s[i][j] && (s[i][j]+1)==j){
System.out.println("把A"+(i+1)+"到A"+(j+1)+"括起来");
}else if(i==s[i][j] && (s[i][j]+1)!=j){
System.out.println("把A"+((s[i][j]+1)+1)+"到A"+(j+1)+"括起来,在把A"+(i+1)+"到A"+(j+1)+"括起来");
}else if(i!=s[i][j] && (s[i][j]+1)==j){
System.out.println("把A"+(i+1)+"到A"+(s[i][j]+1)+"括起来,在把A"+(i+1)+"到A"+(j+1)+"括起来");
}else{
System.out.println("把A"+(i+1)+"到A"+(s[i][j]+1)+"括起来,在把A"+((s[i][j]+1)+1)+"到A"+(j+1)+"括起来,然后把A"+(i+1)+"到A"+(j+1)+"括起来");
}
}
}
public static void main(String[] args) {
MatrixChain m=new MatrixChain();
m.martixChain();
m.traceBack(0, 5);
}
}
输出结果:
把A3到A4括起来
把A3到A4括起来,在把A2到A4括起来
把A2到A4括起来,在把A1到A4括起来
把A1到A4括起来,在把A1到A5括起来
把A1到A5括起来,在把A1到A6括起来