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矩阵连乘动态规划算法

2017-06-20 17:35 148 查看

矩阵连乘动态规划算法

题目描述:





Java实现:

import java.util.Scanner;

public class MatrixChain {

public static void main(String[] args) {
// TODO 自动生成的方法存根
Scanner scan = new Scanner(System.in);
int n = scan.nextInt();
int p[] = new int[n+1];
for(int i=0; i<=n; i++)
p[i] = scan.nextInt();
//      int n = 6;
//      int p[] = {30, 35, 15, 5, 10, 20, 25};
//非递归
int m[][] = new int[n+1][n+1];
int s[][] = new int[n+1][n+1];
MatrixChain1(p, n, m, s);
t(1, n, s);
System.out.println();
String sss = traceBack(1, n, s);
System.out.println(sss);
//自底向上 递归 动态规划
int s1[][] = new int[n+1][n+1];
RecurMatrixChain(1, n, p, s1);
t(1, n, s1);
System.out.println();
//自顶向下 递归 动态规划
int m2[][] = new int[n+1][n+1];
int s2[][] = new int[n+1][n+1];
MemoizedMatrixChain(n, m2, s2, p);
t(1, n, s2);
}
//输出计算最优计算次序,括号分离
public static void t(int i, int j, int s[][]) {
if (i == j)
System.out.print("A" + i);
else {
System.out.print("(");
t(i, s[i][j], s);
t(s[i][j]+1, j, s);
System.out.print(")");
}
}
public static String traceBack(int i,int j,int s[][]){
if(i==j){
return "A"+i;
}
else{
return"("+traceBack(i,s[i][j],s)+traceBack(s[i][j]+1,j,s)+")";
}
}
//非递归方法
//一维数组P存储n个矩阵的行列值, 二维数组m存储最优值, 二维数组s记录最优断开位置
public static void MatrixChain1(int p[], int n, int m[][], int s[][]){
for(int i=1; i<=n; i++)//单个矩阵
m[i][i] = 0;
for(int r=2; r<=n; r++){//多个矩阵
for(int len=1; len<=n-r+1; len++){
int j = len + r -1;
m[len][j] = m[len+1][j] +p[len-1]*p[len]*p[j];
s[len][j] = len;
for(int k=len+1; k<j; k++){
int t = m[len][k] + m[k+1][j] + p[len-1]*p[k]*p[j];
if(t < m[len][j]){
m[len][j] = t;
s[len][j] = k;
}
}
}
}
}
//一维数组P存储n个矩阵的维数值, 二维数组s记录最优断开位置
//自底向上 递归 动态规划
public static int RecurMatrixChain(int i, int j, int p[], int s[][]) {
if(i==j) return 0;
int u = RecurMatrixChain(i, i, p, s) + RecurMatrixChain(i+1, j, p, s) + p[i-1]*p[i]*p[j];
s[i][j] = i;
for(int k=i+1; k<j; k++){
int t = RecurMatrixChain(i, k, p, s) + RecurMatrixChain(k+1, j, p, s) + p[i-1]*p[k]*p[j];
if(t < u){
u = t;
s[i][j] = k;
}
}
return u;
}
//一维数组P存储n个矩阵的维数值, 二维数组m存储最优值, 二维数组s记录最优断开位置
//自顶向下 递归 动态规划(备忘录方法)
public static int MemoizedMatrixChain(int n, int m[][], int s[][], int p[]) {
for(int i=1; i<=n; i++)
for(int j=i; j<=n; j++)
m[i][j] = 0;
return LookupChain(1, n, m, s, p);
}
public static int LookupChain(int i, int j, int m[][], int s[][], int p[]){
if(m[i][j] > 0) return m[i][j];
if(i==j) return 0;
int u = LookupChain(i, i, m, s, p) + LookupChain(i+1, j, m, s, p) + p[i-1]*p[i]*p[j];
s[i][j] = i;
for(int k=i+1; k<j; k++){
int t = LookupChain(i, k, m, s, p) + LookupChain(k+1, j, m, s, p) + p[i-1]*p[k]*p[j];
if(t < u){
u = t;
s[i][j] = k;
}
}
m[i][j] =u;
return u;
}

}
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