【C++】Strassen算法代码
本文仅代码,无理论解释
实话实说,我觉得这个算法在C系列的语言下,简直垃圾到爆炸……毕竟是一群完全不懂程序数学家对着纸弄出来的,看起来好像非常的有用,实际上耗时是非常爆炸的。
但是《算法导论》里有啊……然后上课又要求手写一个
于是我就手写了一个……我尽可能的减少使用的空间同时加快速度了,当 n = 512 的时候,内存使用量峰值没有超过 10mb,而且是通过递归实现 Strassen 算法
其中,in.txt 已经预先准备了 3000000 个范围在 0-100 随机数,避免程序在运算过程中爆 int(虽然完全可以取1000)
/**
* Created by Mauve on 3/29/2020.
* Copyright © 2020 Mauve, All Rights Reserved
*/
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
/**
* 矩阵相乘
* 最终结果耗时结果保存至
* https://www.desmos.com/calculator/gl4tm5i1zu
*/
struct mat {
unsigned row, col;
mat(unsigned r, unsigned c) : row(r), col(c) {}
virtual int &pos_ref(unsigned i, unsigned j) = 0;
virtual int pos(unsigned i, unsigned j) const = 0;
};
struct base_mat;
struct sub_mat;
stack<sub_mat *> sub_data;
struct base_mat : mat {
int *data;
base_mat(unsigned r, unsigned c) : mat(r, c), data(new int[row * col]) {}
~base_mat() {
delete[] data;
}
inline int &pos_ref(unsigned i, unsigned j) override {
return *(data + i * col + j);
}
inline int pos(unsigned i, unsigned j) const override {
return *(data + i * col + j);
}
};
unsigned min_mul;
struct sub_mat : mat {
mat *a, *b;
bool is_add;
unsigned offset_ai, offset_aj, offset_bi, offset_bj;
explicit sub_mat(mat *data) : mat(data->row, data->col), a(data), b(nullptr),
is_add(false), offset_ai(0), offset_aj(0),
offset_bi(0), offset_bj(0) { sub_data.push(this); }
sub_mat(mat *data, bool of_i, bool of_j) : mat(data->row >> 1u, data->col >> 1u), a(data), b(nullptr),
is_add(false), offset_ai(of_i ? data->row >> 1u : 0),
offset_aj(of_j ? data->col >> 1u : 0),
offset_bi(0), offset_bj(0) { sub_data.push(this); }
inline int &pos_ref(unsigned i, unsigned j) override {
assert(b == nullptr);
return a->pos_ref(i + offset_ai, j + offset_aj);
}
inline int pos(unsigned i, unsigned j) const override {
if (b == nullptr)
return a->pos(i + offset_ai, j + offset_aj);
return a->pos(i + offset_ai, j + offset_aj) + (is_add ? 1 : -1) * b->pos(i + offset_bi, j + offset_bj);
}
inline sub_mat *operator+(sub_mat &other) {
auto res = new sub_mat(this);
res->b = &other;
res->is_add = true;
return res;
}
inline sub_mat *operator-(sub_mat &other) {
auto res = new sub_mat(this);
res->b = &other;
res->is_add = false;
return res;
}
mat *operator*(sub_mat &other) {
assert(col == other.row);
auto res = new base_mat(row, other.col);
if (col & 1u || row & 1u || col <= min_mul || row <= min_mul || other.col <= min_mul) {
memset(res->data, 0, sizeof(int) * res->row * res->col);
for (int k = 0; k < col; k++)
for (int i = 0; i < row; ++i)
for (int j = 0; j < other.col; ++j)
res->pos_ref(i, j) += pos(i, k) * other.pos(k, j);
} else {
size_t sub_data_size = sub_data.size();
#define a(i, j) (*new sub_mat(this, i == 2 , j == 2))
#define b(i, j) (*new sub_mat(&other, i == 2 , j == 2))
auto m1 = *(a(1, 1) + a(2, 2)) * *(b(1, 1) + b (2, 2));
auto m2 = *(a(2, 1) + a(2, 2)) * b(1, 1);
auto m3 = a(1, 1) * *(b(1, 2) - b(2, 2));
auto m4 = a(2, 2) * *(b(2, 1) - b(1, 1));
auto m5 = *(a(1, 1) + a(1, 2)) * b(2, 2);
auto m6 = *(a(2, 1) - a(1, 1)) * *(b(1, 1) + b(1, 2));
auto m7 = *(a(1, 2) - a(2, 2)) * *(b(2, 1) + b(2, 2));
#undef a
#undef b
unsigned half_row = row >> 1u, half_col = col >> 1u;
#define m(t) (m##t->pos(i, j))
// C11
for (unsigned i = 0; i < half_row; ++i)
for (unsigned j = 0; j < half_col; ++j)
res->pos_ref(i, j) = m(1) + m(4) - m(5) + m(7);
// C12
for (unsigned i = 0; i < half_row; ++i)
for (unsigned j = 0; j < half_col; ++j)
res->pos_ref(i, j + half_col) = m(3) + m(5);
// C21
for (unsigned i = 0; i < half_row; ++i)
for (unsigned j = 0; j < half_col; ++j)
res->pos_ref(i + half_row, j) = m(2) + m(4);
// C22
for (unsigned i = 0; i < half_row; ++i)
for (unsigned j = 0; j < half_col; ++j)
res->pos_ref(i + half_row, j + half_col) = m(1) - m(2) + m(3) + m(6);
#undef m
delete dynamic_cast<base_mat *>(m1);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m2);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m3);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m4);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m5);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m6);
delete dynamic_cast<base_mat *>(m7);
while (sub_data.size() > sub_data_size) {
delete sub_data.top();
sub_data.pop();
}
}
return res;
}
};
unsigned N = 2;
void solve() {
cerr << "N = " << N << endl;
base_mat a(N, N), b(N, N);
for (int i = 0; i < N; ++i)
for (int j = 0; j < N; ++j)
cin >> a.pos_ref(i, j);
for (int i = 0; i < N; ++i)
for (int j = 0; j < N; ++j)
cin >> b.pos_ref(i, j);
for (int t = 1; t < min(10u, N); t += 3) {
auto x = new sub_mat(&a), y = new sub_mat(&b);
min_mul = t;
auto time_1 = clock();
auto z = *x * *y;
auto time_2 = clock();
cerr << "t = " << t << " time: " << double(time_2 - time_1) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
delete dynamic_cast<base_mat *>(z);
while (!sub_data.empty()) {
delete sub_data.top();
sub_data.pop();
}
}
auto x = new sub_mat(&a), y = new sub_mat(&b);
min_mul = 10000;
auto time_1 = clock();
auto z = *x * *y;
auto time_2 = clock();
cerr << "tradition: " << double(time_2 - time_1) / CLOCKS_PER_SEC << endl;
delete dynamic_cast<base_mat *>(z);
while (!sub_data.empty()) {
delete sub_data.top();
sub_data.pop();
}
N *= 2;
if (N >= 1000) exit(0);
}
signed main() {
ios_base::sync_with_stdio(false);
cin.tie(nullptr);
cout.tie(nullptr);
#ifdef ACM_LOCAL
freopen("in.txt", "r", stdin);
freopen("out.txt", "w", stdout);
long long test_index_for_debug = 1;
char acm_local_for_debug;
while (cin >> acm_local_for_debug && acm_local_for_debug != '~') {
cin.putback(acm_local_for_debug);
if (test_index_for_debug > 20) {
throw runtime_error("Check the stdin!!!");
}
auto start_clock_for_debug = clock();
solve();
auto end_clock_for_debug = clock();
cout << "Test " << test_index_for_debug << " successful" << endl;
cerr << "Test " << test_index_for_debug++ << " Run Time: "
<< double(end_clock_for_debug - start_clock_for_debug) / CLOCKS_PER_SEC << "s" << endl;
cout << "--------------------------------------------------" << endl;
}
#else
solve();
#endif
return 0;
}
【C++】Strassen算法代码的更多相关文章
- 【算法导论C++代码】Strassen算法
简单方阵矩乘法 SQUARE-MATRIX-MULTIPLY(A,B) n = A.rows let C be a new n*n natrix to n to n cij = to n cij=ci ...
- Conquer and Divide经典例子之Strassen算法解决大型矩阵的相乘
在通过汉诺塔问题理解递归的精髓中我讲解了怎么把一个复杂的问题一步步recursively划分了成简单显而易见的小问题.其实这个解决问题的思路就是算法中常用的divide and conquer, 这篇 ...
- Strassen算法
如题,该算法是来自德国的牛逼的数学家strassen搞出来的,因为把n*n矩阵之间的乘法复杂度降低到n^(lg7)(lg的底是2),一开始想当然地认为朴素的做法是n^3,哪里还能有复杂度更低的做法,但 ...
- 4-2.矩阵乘法的Strassen算法详解
题目描述 请编程实现矩阵乘法,并考虑当矩阵规模较大时的优化方法. 思路分析 根据wikipedia上的介绍:两个矩阵的乘法仅当第一个矩阵B的列数和另一个矩阵A的行数相等时才能定义.如A是m×n矩阵和B ...
- 算法导论-矩阵乘法-strassen算法
目录 1.矩阵相乘的朴素算法 2.矩阵相乘的strassen算法 3.完整测试代码c++ 4.性能分析 5.参考资料 内容 1.矩阵相乘的朴素算法 T(n) = Θ(n3) 朴素矩阵相乘算法,思想明了 ...
- 整数快速乘法/快速幂+矩阵快速幂+Strassen算法
快速幂算法可以说是ACM一类竞赛中必不可少,并且也是非常基础的一类算法,鉴于我一直学的比较零散,所以今天用这个帖子总结一下 快速乘法通常有两类应用:一.整数的运算,计算(a*b) mod c 二.矩 ...
- 第四章 分治策略 4.2 矩阵乘法的Strassen算法
package chap04_Divide_And_Conquer; import static org.junit.Assert.*; import java.util.Arrays; import ...
- LaTeX 算法代码排版 --latex2e范例总结
LaTeX 写作: 算法代码排版 --latex2e范例总结 latex2e 宏包的使用范例: \usepackage[ruled]{algorithm2e} ...
- KMP算法代码
以下是本人根据上一篇博客随笔http://www.cnblogs.com/jiayouwyhit/p/3251832.html,所写的KMP算法代码(暂未优化),个人认为在基于上一篇博客的基础上,代码 ...
随机推荐
- 二十一世纪计算 | John Hopcroft:AI革命
编者按:信息革命的浪潮浩浩汤汤,越来越多的人将注意力转向人工智能,想探索它对人类生产生活所产生的可能影响.人工智能的下一步发展将主要来自深度学习,在这个领域中,更多令人兴奋的话题在等待我们探讨:神经网 ...
- 解密JDK8 枚举
写一个枚举类 1 2 3 4 5 6 public enum Season { SPRING, SUMMER, AUTUMN, WINTER } 然后我们使用javac编译上面的类,得到class文件 ...
- 一个很粗糙的XXXX
改dnsrecon的代码改来改去都获取不到想要的结果,也不知道是不是py中的正则和PHP的有神马不一样的地方,但是用RegexBuddy测的时候是正确的,想不通啊想不通.果断不改了,自己动手PHP ...
- PHP的ArrayAccess接口介绍
在 PHP5 中多了一系列新接口.在 HaoHappy 翻译的你可以了解到他们的应用.同时这些接口和一些实现的 Class 被归为 Standard PHP Library(SPL).在 PHP5 中 ...
- 从游戏到汽车 “明星IP”的发财轨迹
"明星IP"的发财轨迹" title="从游戏到汽车 "明星IP"的发财轨迹"> 移动互联网时代的开启,不仅彻底重构了大众生 ...
- Python——4Dict和Set类型
*/ * Copyright (c) 2016,烟台大学计算机与控制工程学院 * All rights reserved. * 文件名:text.cpp * 作者:常轩 * 微信公众号:Worldhe ...
- git还原历史某一版本
返回上一版本 git reset --hard HEAD^ 常用的命令git refloggit reset --hard "填写版本号" 黄色的就是版本号 其他查看以前版本的命令 ...
- golang在debian下不能用sudo进行使用的问题
sudo ln -s /usr/local/go/bin/go /usr/bin/go 然后就ok了. 去查了下这两个路径的差别,也没查出什么.只是说/usr/bin 是系统预装所在的路径.
- 前端每日实战:113# 视频演示如何用纯 CSS 创作一个赛车 loader
效果预览 按下右侧的"点击预览"按钮可以在当前页面预览,点击链接可以全屏预览. https://codepen.io/comehope/pen/mGdXGJ 可交互视频 此视频是可 ...
- HTML5前期学习准备(一)
HTML简介 1.html的基本概念 HTML:HyperTextMarket language,超文本标记语言(所谓"超文本"就是指页面内可以包含图片.链接,甚至音乐.程序等非文 ...