题目大意:
NN个矩阵相乘,求进行乘法的最少次数,我们认为两个矩阵的乘法次数为m×n×pm×n×p次。
InputInput
3
50 10
10 20
20 5
OutputOutput
3500
思路:
考试时这道题是第一题,推了半天没搞懂,样例也看不懂。总以为正确答案是50×10×20×5=5000050×10×20×5=50000。
但是并不是这样的。
我们设第22到行的输入数据为a[i]a[i]和b[i]b[i],那么我们必须先证明b[i]=a[i+1]b[i]=a[i+1]
证明:
根据矩阵乘法的性质,矩阵A*矩阵B 不等于 矩阵B*矩阵A,那么我们能确定,A*B*C不等于A*C*B,
那么题目又说输入确保能够相乘,所以b[i]=a[i+1]。
证毕。
那么再根据A(m×n)×B(n×p)=C(m×p)A(m×n)×B(n×p)=C(m×p),所以我们可以利用矩阵乘法可以用乘法结合律的特点,将A(m×n)×B(n×p)×C(m×p)A(m×n)×B(n×p)×C(m×p)变成(A(m×n)×B(n×p))×C(m×p)(A(m×n)×B(n×p))×C(m×p),两两相乘,就可以求出正确答案。
那么如何求最小值呢?
有两种方法求最小值,分别指区间DP和记搜,这里就介绍DP的方法。
可以用f[i][j]f[i][j]表示矩阵ii到矩阵都被合并的最小值,再从ii到中枚举kk,将矩阵分为两边(类似思想,ii到最短路就枚举其他点kk,),再加上题目给出的A(m×n)×B(n×p)A(m×n)×B(n×p)要乘m×n×pm×n×p次,即a[i]×a[k+1]×b[j]a[i]×a[k+1]×b[j](a[k+1]=b[k]a[k+1]=b[k],已经证过,所以也可以是a[i]×b[k]×b[j]a[i]×b[k]×b[j])。完整方程如下:
f[i][j]=min(f[i][j],f[i][k]+f[k+1][j]+a[i]*a[k+1]*b[j]);
即
f[i][j]=min(f[i][j],f[i][k]+f[k+1][j]+a[i]*b[k]*b[j]);
那么ii,,kk分别该怎么枚举呢?
不难想到,由于是矩阵到矩阵jj,所以必然有,所以jj就要从2枚举到。(1不能枚举,因为如果枚举了1,ii就0,明显不成立)。那么根据i⩽ji⩽j,也可以推出ii要从枚举到1。这里必须要倒着枚举,如果从1开始枚举的话,a[i][j]a[i][j]里面没有任何一个区间求出最小值,就无法转移。那么kk就很简单了,如上文所述,有<jj,所以k自然就在到jj中枚举了。
那么还有最后一个问题:怎么初始化?
由于要求最小值,所以很容易想到要讲数组全部赋值为INFINF,但是。。。
f[i][j]=min(f[i][j],f[i][k]+f[k+1][j]+a[i]*a[k+1]*b[j]);
设m=a[i]×a[k+1]×b[j]m=a[i]×a[k+1]×b[j],再带入方程,发现。。。
f[i][j]=min(INF,INF+INF+m)
即
f[i][j]=min(INF,INF)
即
f[i][j]=INF
怎么回事?
再仔细想一想,f[i][i]f[i][i]这个矩阵的值不可能是INFINF,因为它是它本身,所以f[i][i]=0f[i][i]=0。
那么当i=j−1i=j−1 ,k=ik=i时,
f[i][j]=min(f[i][j],f[i][k]+f[k+1][j]+a[i]*a[k+1]*b[j]);
即
f[i][j]=min(INF,f[i][i]+f[i+1][j]+m);
即
f[i][j]=min(INF,f[i][i]+f[j][j]+m);
即
f[i][j]=min(INF,0+0+m);
即
f[i][j]=min(INF,m);
即
f[i][j]=m;
所以答案也出来了:从矩阵1乘到矩阵nn,即。
代码:
#include <cstdio>
#include <iostream>
using namespace std;
const int inf=99999999;
int n,a[1001],b[1001],f[601][601];
int main()
{
scanf("%d",&n);
for (int i=1;i<=n;i++)
scanf("%d%d",&a[i],&b[i]);
for (int i=1;i<=600;i++)
for (int j=1;j<=600;j++) //初始化
if (i!=j) f[i][j]=inf;
for (int j=2;j<=n;j++)
for (int i=j-1;i>=1;i--)
for (int k=i;k<j;k++)
f[i][j]=min(f[i][j],f[i][k]+f[k+1][j]+a[i]*a[k+1]*b[j]); //方程不解释
printf("%d\n",f[1][n]);
return 0;
}