最大子矩陣問題例項解析

2022-10-04 03:48:09 字數 3254 閱讀 9915

問題:

求乙個m*n的矩陣的最大子矩陣和。

比如在如下這個矩陣中:

0 -2 -7 0

9 2 -6 2

-4 1 -4 1

-1 8 0 -2

擁有最大和的子矩陣為:

9 2-4 1

-1 8

其和為15。

思路:首先,這個子矩陣可以是任意大小的,而且起始點也可以在任何地方,所以,要把最大子矩陣找出來,我們要考慮多種情況。

假定原始矩陣的行數為m,那麼對於子矩陣,它的行數可以是1到m的任何乙個數,而且,對於乙個k行(k < m)的子矩陣,它的第一行可以是原始矩陣的第1行到 m - k + 1 的任意一行。

例子:對於上面的矩陣,如果子矩陣的行數是2,那麼它可以是下面幾個矩陣的子矩陣:

0 -2 -7 0

9 2 -6 2

或者9 2 -6 2

-4 1 -4 1

或者-4 1 -4 1

-1 8 0 -2

在每一種情況裡(我們這裡有三種),我們還要找出乙個最大的子矩陣,當然,這只是一種情況的最大子矩陣(區域性最大),不一定是global最大。但是,如果我們知道每一種情況的最大,要找出global最大,那就小菜一碟兒了。

在講在乙個特殊情況下求最大子矩陣之前,先講乙個事實:

假設這個最大子矩陣的維數是一維,要找出最大子矩陣, 原理與求「最大子段和問題」 是一樣的。最大子段和問題的遞推公式是 b[j]=max,b[j] 指的是從0開始到j的最大子段和。

j**a實現示例:

假設原始矩陣為:[9,  2, -6,  2], 那麼b = , 那麼最大欄位和為11, 如果找最大子矩陣的話,那麼這個子矩陣是 [9www.cppcns.com, 2]

求最大子段和的**如下:

public int maxsubsequence(int array)

int max = integer.min_value;

int maxsub = new int[array.length];

maxsub[0] = array[0];

for (int i = 1; i < array.length; i++)

} return max;

}但是,原始矩陣可以是二維的。假設原始矩陣是乙個3 * n 的矩陣,那麼它的子矩陣可以是 1 * k, 2 * k, 3 * k,(1 <= k <= n)。 如果是1*k,這裡有3種情況:子矩陣在第一行,子矩陣在第二行,子矩陣在第三行。如果是 2 * k,這裡有兩種情況,子矩陣在第

一、二行,子矩陣在第

二、三行。如果是3 * k,只有一種情況。

為了能夠找出最大的子矩陣,我們需要考慮所有的情況。假設這個子矩陣是 2 *k, 也就是說它只有兩行,要找出最大子矩陣,我們要從左到右不斷的遍歷才能找出在這種情況下的最大子矩陣。如果我們把這兩行上下相加,情況就和求「最大子段和問題」 又是一樣的了。

為了找出在原始矩陣裡的最大子矩陣,我們要遍歷所有的子矩陣的可能情況,也就是說,我們要考慮這個子矩陣有可能只有1行,2行,。。。到n行。而在每一種情況下,我們都要把它所對應的矩陣部分上下相加才求最大子矩陣(區域性)。

比如,假設子矩陣是乙個3*k的矩陣,而且,它的一行是原始矩陣的第二行,那麼,我們就要在

9 2 -6 2

-4 1 -4 1

-1 8 0 -2

裡找最大的子矩陣。

如果把它上下相加,我們就變成了 4, 11, -10,1, 從這個數列裡可以看出,在這種情況下,最大子矩陣是乙個3*2的矩陣,最大和是15.

為了能夠在原始矩陣裡很快得到從 i 行到 j 行 的上下值之和,我們這裡用到了乙個輔助矩陣,它是原始矩陣從上到下加下來的。

假設原始矩陣是matrix, 它每一層上下相加後得到的矩陣是total,那麼我們可以通過如下**實現:

int total = matrix;

for (int i = 1; i < matrix[0].length; i++)

}如果我們要求第 i 行到第 j 行之間上下值的和,我們可以通過total[j][k] - total[i-1][k] 得到, k 的範圍從1 到 matrix[0].length - 1。

有了這些知識點,我們只需要在所有的情況下,把它們所對應的區域性最大子矩陣進程式設計客棧行比較,就可以得到全域性最大的子矩陣。**如下:

public int submaxmatrix(int matrix) }

int maximum = integer.min_value;

for (int i = 0; i < matrix.length; i++) else

} int maximal = maxsubsequence(result);

if (maximal > maximum)

} }return maximum程式設計客棧;

}c語言相關的實現

題目    題目描述: 

已知矩陣的大小定義為矩陣中所有元素的和。給定乙個矩陣,你的任務是找到最大的非空(大小至少是1 * 1)子矩陣。 

比如,如下4 * 4的矩陣  

0 -2 -7 0

9 2 -6 2

-4 1 -4 1

-1 8 0 -2

的最大子矩陣是  

9 2

-4 1

-1 8

這個子矩陣的大小是15。 

輸入: 

輸入是乙個n * n的矩陣。輸入的第一行給出n (0 < n <= 100)。 

再後面的若干行中,依次(首先從左到右給出第一行的n個整數,再從左到右給出第二行的n個整數……)給出矩陣中的n2個整數,整數之間由空白字元分隔(空格或者空行)。 

已知矩陣中整數的範圍都在[-127, 127]。 

輸出: 

測試資料可能有多組,對於每組測試資料,輸出最大子矩陣的大小。 

樣例輸入:  

4  0 -2 -7 0 

9 2 -6 2 

-4 1 -4  1 

-1 8  0 -2  

樣例輸出: 

15 ac**

#include

#include

int main(void)

// 動態規劃(類似於一維陣列連續最大子串行和)

max = matrix[0][0];

for (i = 0; i < n; i ++)

} }

printf("%d\n", max);

} return 0;

} 本文標題: 最大子矩陣問題例項解析

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最大子矩陣問題

thinking開始令pos1 1,pos2 1 先判斷pos1 pos2高度的每個格仔,取或者不取,得出一維也就是只有第一行的最大子矩陣。然後pos2 因為是要求連續子矩陣,那麼從第一行到第二行的子矩陣相加,就相當與只判斷一行,可以找出pos1 1到pos2 2也就是第一行到第二行且只取這兩行作為...

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