本文实例讲述了动态规划之矩阵连乘问题Python实现方法。分享给大家供大家参考,具体如下:

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:

A1={30x35} ; A2={35x15} ;A3={15x5} ;A4={5x10} ;A5={10x20} ;A6={20x25} ;

结果为:((A1(A2A3))((A4A5)A6))  最小的乘次为15125。

原问题为n个矩阵连乘,将原问题分解为子问题,即当n等于1,2,3.....时。
n==1时,单一矩阵,不需要计算。最小乘次为0
n==2时,根据n==1时的结果,遍历计算出每相邻两个矩阵的最小乘次
n==3时,根据n==1和n==2时的结果,此时已经求出每相邻1个、2个矩阵的最小乘次,遍历计算出该相邻三个矩阵的最小乘次
依次类推……
当n==n时,根据n==1、2、……n-1时的结果,此时已经求出每相邻1个、2个、3个……n-1个矩阵的最小乘次,由此求出n==n时的最小乘次

每当n增加1时,就利用已求出的子结构来求解此时的最优值。

数学描述如下:

设矩阵Ai的维数为Pi × Pi+1。
设A[i:j]为矩阵AiAi+1....Aj的连乘积,即从Ai到Aj的连乘积,其中,0 <= i <= j <= n-1
设m[i][j]为计算A[i:j]的最小乘次,所以原问题的最优值为m[0][n-1]。
当 i==j 时,单一矩阵,无需计算。m[i][i]=0,i=0,1,....n-1
当 i < j 时,利用最优子结构,计算m[i][j]。即寻找断开位置k(i <= k < j),使得m[i][k]+m[k+1][j]+Pi*Pk+1*Pj+1最小。

动态规划之矩阵连乘问题Python实现方法

该算法的python实现:

# coding=gbk
# 矩阵连乘问题
__author__ = 'ice'
# row_num 每个矩阵的行数
class Matrix:
  def __init__(self, row_num=0, col_num=0, matrix=None):
    if matrix != None:
      self.row_num = len(matrix)
      self.col_num = len(matrix[0])
    else:
      self.row_num = row_num
      self.col_num = col_num
    self.matrix = matrix
def matrix_chain(matrixs):
  matrix_num = len(matrixs)
  count = [[0 for j in range(matrix_num)] for i in range(matrix_num)]
  flag = [[0 for j in range(matrix_num)] for i in range(matrix_num)]
  for interval in range(1, matrix_num + 1):
    for i in range(matrix_num - interval):
      j = i + interval
      count[i][j] = count[i][i] + count[i + 1][j] + matrixs[i].row_num * matrixs[i + 1].row_num * matrixs[j].col_num
      flag[i][j] = i
      for k in range(i + 1, j):
        temp = count[i][k] + count[k + 1][j] + matrixs[i].row_num * matrixs[k + 1].row_num * matrixs[j].col_num
        if temp < count[i][j]:
          count[i][j] = temp
          flag[i][j] = k
  traceback(0, matrix_num - 1, flag)
  return count[0][matrix_num - 1]
def traceback(i, j, flag):
  if i == j:
    return
  if j - i > 1:
    print(str(i + 1) + '~' + str(j + 1), end=': ')
    print(str(i + 1) + ":" + str(flag[i][j] + 1), end=',')
    print(str(flag[i][j] + 2) + ":" + str(j + 1))
  traceback(i, flag[i][j], flag)
  traceback(flag[i][j] + 1, j, flag)
matrixs = [Matrix(30, 35), Matrix(35, 15), Matrix(15, 5), Matrix(5, 10), Matrix(10, 20), Matrix(20, 25)]
result = matrix_chain(matrixs)
print(result)
# 1~6: 1:3,4:6
# 1~3: 1:1,2:3
# 4~6: 4:5,6:6
# 15125

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希望本文所述对大家Python程序设计有所帮助。

标签:
动态规划,矩阵连乘,Python

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昨天有一位朋友在大神群里分享,自己亚服账号被封号之后居然弹出了国服的封号信息对话框。

这里面让他访问的是一个国服的战网网址,com.cn和后面的zh都非常明白地表明这就是国服战网。

而他在复制这个网址并且进行登录之后,确实是网易的网址,也就是我们熟悉的停服之后国服发布的暴雪游戏产品运营到期开放退款的说明。这是一件比较奇怪的事情,因为以前都没有出现这样的情况,现在突然提示跳转到国服战网的网址,是不是说明了简体中文客户端已经开始进行更新了呢?