算法设计与分析——矩阵连乘问题

问题描述:

给定n个矩阵{A1,A2,…,An},其中Ai与Ai+1是可乘的,i=1,2…,n-1。如何确定计算矩阵连乘积的计算次序,使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少。例如,给定三个连乘矩阵{A1,A2,A3}的维数分别是10*100,100*5和5*50,采用(A1A2)A3,乘法次数为10*100*5+10*5*50=7500次,而采用A1(A2A3),乘法次数为100*5*50+10*100*50=75000次乘法,显然,最好的次序是(A1A2)A3,乘法次数为7500次。

加括号的方式对计算量有很大的影响,于是自然地提出矩阵连乘的最优计算次序问题,即对于给定的相继n个矩阵,如何确定矩阵连乘的计算次序,使得依此次序计算矩阵连乘积需要的数乘次数最少。

问题分析:

 矩阵连乘也是Catalan数的一个常用的例子,关于时间复杂度的推算需要参考离散数学关于Catalan的内容。

下面考虑使用动态规划法解矩阵连乘积的最优计算次序问题。

1、分析最优解的结构

 

 问题的最优子结构性质是该问题可以用动态规划求解的显著特征!!!

2、建立递归关系

 

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