Объединенный клеточный метод умножения матриц
Запропоновано об’єднаний клітинний метод множення матриць, який являє собою гібрид трьох методів: рекурсивних методів Штрассена, Лейдермана та швидкого клітинного методу множення матриць. Взаємодія трьох методів забезпечує найвищий порівняно з відомими методами відсоток мінімізації (37 %) мультиплік...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Кибернетика и системный анализ |
|---|---|
| Дата: | 2013 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Russian |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2013
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86268 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Объединенный клеточный метод умножения матриц / Л.Д. Елфимова // Кибернетика и системный анализ. — 2013. — Т. 49, № 5. — С. 28-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-86268 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Елфимова, Л.Д. 2015-09-11T19:55:29Z 2015-09-11T19:55:29Z 2013 Объединенный клеточный метод умножения матриц / Л.Д. Елфимова // Кибернетика и системный анализ. — 2013. — Т. 49, № 5. — С. 28-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 0023-1274 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86268 681.322.012 Запропоновано об’єднаний клітинний метод множення матриць, який являє собою гібрид трьох методів: рекурсивних методів Штрассена, Лейдермана та швидкого клітинного методу множення матриць. Взаємодія трьох методів забезпечує найвищий порівняно з відомими методами відсоток мінімізації (37 %) мультиплікативної, адитивної та загальної складності клітинних аналогів відомих алгоритмів множення матриць. Оцінку обчислювальної складності об’єднаного методу наведено на прикладі отримання клітинного аналога традиційного алгоритму множення матриць. A unified cellular method of matrix multiplication is proposed that is a hybrid of three methods, namely, Strassen’s and Laderman’s recursive methods and a fast cellular method for matrix multiplication. The interaction of these three methods provides the highest (in comparison with well-known methods) percentage (equal to 37%) of minimizing the multiplicative, additive, and overall complexities of cellular analogues of well-known matrix multiplication algorithms. The estimation of the computational complexity of the unified method is illustrated by the example of a model of obtaining a cellular analogue of the traditional matrix multiplication algorithm. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Кибернетика и системный анализ Кибернетика Объединенный клеточный метод умножения матриц Об’єднаний клітинний метод множення матриць A unified cellular method for matrix multiplication Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Объединенный клеточный метод умножения матриц |
| spellingShingle |
Объединенный клеточный метод умножения матриц Елфимова, Л.Д. Кибернетика |
| title_short |
Объединенный клеточный метод умножения матриц |
| title_full |
Объединенный клеточный метод умножения матриц |
| title_fullStr |
Объединенный клеточный метод умножения матриц |
| title_full_unstemmed |
Объединенный клеточный метод умножения матриц |
| title_sort |
объединенный клеточный метод умножения матриц |
| author |
Елфимова, Л.Д. |
| author_facet |
Елфимова, Л.Д. |
| topic |
Кибернетика |
| topic_facet |
Кибернетика |
| publishDate |
2013 |
| language |
Russian |
| container_title |
Кибернетика и системный анализ |
| publisher |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Об’єднаний клітинний метод множення матриць A unified cellular method for matrix multiplication |
| description |
Запропоновано об’єднаний клітинний метод множення матриць, який являє собою гібрид трьох методів: рекурсивних методів Штрассена, Лейдермана та швидкого клітинного методу множення матриць. Взаємодія трьох методів забезпечує найвищий порівняно з відомими методами відсоток мінімізації (37 %) мультиплікативної, адитивної та загальної складності клітинних аналогів відомих алгоритмів множення матриць. Оцінку обчислювальної складності об’єднаного методу наведено на прикладі отримання клітинного аналога традиційного алгоритму множення матриць.
A unified cellular method of matrix multiplication is proposed that is a hybrid of three methods, namely, Strassen’s and Laderman’s recursive methods and a fast cellular method for matrix multiplication. The interaction of these three methods provides the highest (in comparison with well-known methods) percentage (equal to 37%) of minimizing the multiplicative, additive, and overall complexities of cellular analogues of well-known matrix multiplication algorithms. The estimation of the computational complexity of the unified method is illustrated by the example of a model of obtaining a cellular analogue of the traditional matrix multiplication algorithm.
|
| issn |
0023-1274 |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/86268 |
| citation_txt |
Объединенный клеточный метод умножения матриц / Л.Д. Елфимова // Кибернетика и системный анализ. — 2013. — Т. 49, № 5. — С. 28-37. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT elfimovald obʺedinennyikletočnyimetodumnoženiâmatric AT elfimovald obêdnaniiklítinniimetodmnožennâmatricʹ AT elfimovald aunifiedcellularmethodformatrixmultiplication |
| first_indexed |
2025-11-27T08:22:42Z |
| last_indexed |
2025-11-27T08:22:42Z |
| _version_ |
1850808119616077824 |
| fulltext |
ÓÄÊ 681.322.012
Ë.Ä. ÅËÔÈÌÎÂÀ
ÎÁÚÅÄÈÍÅÍÍÛÉ ÊËÅÒÎ×ÍÛÉ ÌÅÒÎÄ ÓÌÍÎÆÅÍÈß ÌÀÒÐÈÖ
Êëþ÷åâûå ñëîâà: ëèíåéíàÿ àëãåáðà, êëåòî÷íûå ìåòîäû óìíîæåíèÿ ìàòðèö, ðå-
êóðñèâíûå ìåòîäû Øòðàññåíà è Ëåéäåðìàíà, àëãîðèòìû óìíîæåíèÿ ìàòðèö.
 íàñòîÿùåå âðåìÿ ðàçðàáîòàíî ñåìåéñòâî êëåòî÷íûõ ìåòîäîâ óìíîæåíèÿ ìàò-
ðèö, âêëþ÷àþùåå äâà áûñòðûõ è äâà ñìåøàííûõ ìåòîäà [1–3], ïîçâîëÿþùèõ
âàðüèðîâàòü ðàçìåð êëåòîê, íà êîòîðûå äåêîìïîçèðóþòñÿ èñõîäíûå ìàòðèöû,
è ïîëó÷àòü êëåòî÷íûå àíàëîãè èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö ñ ìè-
íèìèçèðîâàííîé âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòüþ. Áûñòðûå êëåòî÷íûå ìåòîäû
óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà n r� �2� [1] è n r� �3� [3] (ãäå � �1, r — ðàçìåð
êëåòêè), îáåñïå÷èâàþò ìèíèìèçàöèþ ìóëüòèïëèêàòèâíîé, àääèòèâíîé è îáùåé
ñëîæíîñòåé ìàòðè÷íûõ àëãîðèòìîâ ñîîòâåòñòâåííî íà 12,5 è 15%. Ñìåøàííûå
êëåòî÷íûå ìåòîäû [2, 3] ÿâëÿþòñÿ ãèáðèäàìè äâóõ ìåòîäîâ. Ïåðâûé ñìåøàí-
íûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà n rq� � �2 � ( , )q � �1 1� [2]
ñî÷åòàåò ðåêóðñèâíûé ìåòîä Øòðàññåíà [4] ñ áûñòðûì êëåòî÷íûì ìåòîäîì
óìíîæåíèÿ ìàòðèö [1], âçàèìîäåéñòâèå êîòîðûõ ïðèâîäèò ê ìèíèìèçàöèè óêà-
çàííûõ ñëîæíîñòåé ìàòðè÷íûõ àëãîðèòìîâ íà 25 %. Âòîðîé ñìåøàííûé êëå-
òî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà n rq� �3 � ( , )q � �1 1� [3] ñî÷åòàåò
ðåêóðñèâíûé ìåòîä Ëåéäåðìàíà [5] ñ áûñòðûì êëåòî÷íûì ìåòîäîì óìíîæå-
íèÿ ìàòðèö [3], ÷òî äàåò âîçìîæíîñòü ìèíèìèçèðîâàòü ìóëüòèïëèêàòèâíóþ,
àääèòèâíóþ è îáùóþ ñëîæíîñòè ìàòðè÷íûõ àëãîðèòìîâ íà 28%.
Öåëüþ äàííîé ðàáîòû ÿâëÿåòñÿ îïòèìèçàöèÿ âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè êëå-
òî÷íûõ àíàëîãîâ èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö. Äàëåå ðàññìîòðåí
îáúåäèíåííûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà n rq� � �2 3� �
( , , )� �� � �0 1 1q , ïðåäñòàâëÿþùèé ñîáîé ãèáðèä òðåõ ìåòîäîâ: ðåêóðñèâíûõ
ìåòîäîâ Øòðàññåíà, Ëåéäåðìàíà è áûñòðîãî êëåòî÷íîãî ìåòîäà óìíîæåíèÿ ìàò-
ðèö [3]. Òàêîå îáúåäèíåíèå äîñòèãàåòñÿ ñî÷åòàíèåì ìåòîäà Øòðàññåíà ñî ñìå-
øàííûì êëåòî÷íûì ìåòîäîì óìíîæåíèÿ ìàòðèö [3], âçàèìîäåéñòâèå êîòîðûõ
îáåñïå÷èâàåò íàèâûñøèé ïî ñðàâíåíèþ ñ èçâåñòíûìè êëåòî÷íûìè ìåòîäàìè,
ïðîöåíò ìèíèìèçàöèè (37%) ìóëüòèïëèêàòèâíîé, àääèòèâíîé è îáùåé ñëîæíîñ-
òåé êëåòî÷íûõ àíàëîãîâ èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö. Îöåíêà âû-
÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè ïðåäëàãàåìîãî ìåòîäà äàíà íà ïðèìåðå ïîëó÷åíèÿ êëå-
òî÷íîãî àíàëîãà òðàäèöèîííîãî àëãîðèòìà [6].
Ðàññìîòðèì îáúåäèíåííûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà
n rq� � �2 3� � ( , , )� �� � �0 1 1q .
Ïóñòü A, B è C A B� � — òðè ( )n n� -ìàòðèöû, ãäå n rq� � �2 3� � (� � 0 , q �1,
� �1, r — ðàçìåð êëåòêè).
Èñõîäíûå ìàòðèöû A è B, ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 1 è 2, äåêîìïîçèðóþòñÿ íà
êëåòêè Aij è Bij çàäàííîãî ïîðÿäêà r, â ðåçóëüòàòå ÷åãî îáðàçóþòñÿ êëåòî÷íûå
( )m m� -ìàòðèöû, ãäå m n r� / , l m� / 2, l � 3�, � � m / 6, i j m, , , ...,�1 2 . Êàæäàÿ ïî-
ëó÷åííàÿ êëåòî÷íàÿ ìàòðèöà A è B ïîðÿäêà m ðàçáèâàåòñÿ â ñâîþ î÷åðåäü íà
36 ðàâíûõ êëåòî÷íûõ ïîäìàòðèö Aij
�� è Bij
�� ïîðÿäêà �, ãäå íèæíèå èíäåêñû
i j, , , ...,�1 2 6 ïîêàçûâàþò ìåñòî ýòèõ ïîäìàòðèö â ïîëíîé ( )m m� -ìàòðèöå, à âåðõ-
íèå èíäåêñû �� — ÷èñëî ìàòðè÷íûõ ñòðîê è ñòîëáöîâ óêàçàííûõ ïîäìàòðèö.
28 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5
© Ë.Ä. Åëôèìîâà, 2013
Êðîìå òîãî, êàæäàÿ êëåòî÷íàÿ ( )m m� -ìàòðèöà A è B ðàçáèâàåòñÿ íà ÷åòûðå ðàâ-
íûå êëåòî÷íûå ïîäìàòðèöû ïîðÿäêà l � 3�, îáîçíà÷åííûå A A A All ll ll ll
11 12 21 22
, , , è
B B B Bll ll ll ll
11 12 21 22
, , , (ñì. ðèñ. 1, 2), ãäå íèæíèå èíäåêñû i j, ,�1 2 ïîêàçûâàþò ìåñòî
ýòèõ ïîäìàòðèö â ïîëíûõ ( )m m� -ìàòðèöàõ, à âåðõíèå ll — ÷èñëî ìàòðè÷íûõ
ñòðîê è ñòîëáöîâ óêàçàííûõ ïîäìàòðèö. Ïðîèçâåäåíèåì êëåòî÷íûõ ìàòðèö A è B
ÿâëÿåòñÿ ìàòðèöà C (ðèñ. 3), èìåþùàÿ àíàëîãè÷íóþ êàæäîìó ñîìíîæèòåëþ êëå-
òî÷íóþ ñòðóêòóðó.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5 29
llll
mmmmmmmm
m
m
m
m
m
m
llll
AA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
AAAAAA
AAAAAAA
A
AA
2221
,5,4,3,2,,1,
666564636261
,55,54,53,52,5,51,5
565554535251
,45,44,43,42,4,41,4
464544434241
,35,34,33,32,3,31,3
363534333231
,25,24,23,22,2,21,2
262524232221
5,4,3,2,1
161514131211
15,14,13,12,1111
1211
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
�����
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
�����
Ðèñ. 1
r
r
llll
mmmmmmmm
m
m
m
m
m
m
llll
BB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
BBBBBB
BBBBBBB
B
BB
2221
,5,4,3,2,,1,
666564636261
,55,54,53,52,5,51,5
565554535251
,45,44,43,42,4,41,4
464544434241
,35,34,33,32,3,31,3
363534333231
,25,24,23,22,2,21,2
262524232221
5,4,3,2,1
161514131211
15,14,13,12,1111
1211
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
�����
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
�����
Ðèñ. 2
r
r
Ïðè òàêîì ðàçáèåíèè ìàòðèö âçàèìîäåéñòâèå òðåõ ìåòîäîâ îñóùåñòâëÿåòñÿ
ñëåäóþùèì îáðàçîì. Ìåòîä Øòðàññåíà îïåðèðóåò êëåòî÷íûìè ïîäìàòðèöàìè
Aij
ll , Bij
ll ïîðÿäêà l � 3�, ìåòîä Ëåéäåðìàíà — êëåòî÷íûìè ïîäìàòðèöàìè Aij
�� ,
Bij
�� ïîðÿäêà �, áûñòðûé êëåòî÷íûé ìåòîä [3] —ïîäìàòðèöàìè Aij , Bij ïîðÿäêà r.
Ðàçìåð êëåòêè r çàâèñèò îò âûáðàííîãî âíóòðåííåãî àëãîðèòìà, â êà÷åñòâå êîòî-
ðîãî èñïîëüçóþòñÿ èçâåñòíûå àëãîðèòìû óìíîæåíèÿ ìàòðèö, îïåðèðóþùèå
÷èñëàìè.
Ðàññìîòðèì ïåðâûé øàã ðåêóðñèè ìåòîäîâ Øòðàññåíà è Ëåéäåðìàíà. Â ýòîì
ñëó÷àå ìåòîä Øòðàññåíà â ìàòðè÷íîì âèäå ïðèìåíèòåëüíî ê êëåòî÷íûì ïîäìàò-
ðèöàì ïîðÿäêà l èìååò ñëåäóþùèé âèä:
Z A A B Bll ll ll ll1
11 22 11 22
� � �( )( ) , Z A A Bll ll ll2
21 22 11
� �( ) ,
Z A B Bll ll ll3
11 12 22
�
( ), Z A B Bll ll ll4
22 21 11
�
( ), Z A A Bll ll ll5
11 12 22
� �( ) , (1)
Z A A B Bll ll ll ll6
21 11 11 12
�
�( )( ), Z A A B Bll ll ll ll7
12 22 21 22
�
�( )( ) ;
C Z Z Z Zll
11
1 4 5 7� �
� , C Z Zll
12
3 5� � , (2)
C Z Zll
21
2 4� � , C Z Z Z Zll
22
1 2 3 6�
� � .
Êàê îòìå÷àëîñü âûøå, âû÷èñëåíèå ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé Z Z1 7� �� (1)
îñóùåñòâëÿåòñÿ ñ èñïîëüçîâàíèåì ñìåøàííîãî êëåòî÷íîãî ìåòîäà óìíîæåíèÿ
ìàòðèö [3], âêëþ÷àþùåãî ìåòîä Ëåéäåðìàíà è áûñòðûé êëåòî÷íûé ìåòîä [3]. Òà-
êîå ñî÷åòàíèå òðåõ ìåòîäîâ îáðàçóåò îáúåäèíåííûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæå-
íèÿ ìàòðèö, êîòîðûé ñîñòîèò èç ïÿòè ýòàïîâ è ôîðìàëèçóåòñÿ ñëåäóþùèì
îáðàçîì.
Îáîçíà÷èì X i è Y i ( i �1 2 5, , ..., ) ñóììû êëåòî÷íûõ ( )l l� -ïîäìàòðèö, âõîäÿ-
ùèå â (1):
X A All ll1
11 22
� �( ), Y B Bll ll1
11 22
� �( ),
30 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5
llll
mmmmmmmm
m
m
m
m
m
m
llll
CC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
CCCCCC
CCCCCCC
C
CC
2221
,5,4,3,2,,1,
666564636261
,55,54,53,52,5,51,5
565554535251
,45,44,43,42,4,41,4
464544434241
,35,34,33,32,3,31,3
363534333231
,25,24,23,22,2,21,2
262524232221
5,4,3,2,1
161514131211
15,14,13,12,1111
1211
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
������
������������
������
�����
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
������������
�����
Ðèñ. 3
r
r
X A All ll2
21 22
� �( ), Y B Bll ll2
12 22
�
( ),
X A All ll3
11 12
� �( ), Y B Bll ll3
21 11
�
( ), (3)
X A All ll4
21 11
�
( ), Y B Bll ll4
11 12
� �( ),
X A All ll5
12 22
�
( ), Y B Bll ll5
21 22
� �( ).
Ýòàï 1. Îïåðèðóÿ ( )r r� -êëåòêàìè è ïðèìåíÿÿ èçâåñòíóþ îïåðàöèþ ìàòðè÷-
íîãî ñëîæåíèÿ [6], âû÷èñëÿåì ìàòðè÷íûå ñóììû ñîãëàñíî (3) ïî ñëåäóþùèì
ôîðìóëàì:
X A Aij ij i j
1
3 3� � � �( ),� � , Y B Bij ij i j
1
3 3� � � �( ),� � ,
X A Aij i j i j
2
3 3 3� �� � �( ), ,� � � , Y B Bij i j i j
2
3 3 3�
� � �( ), ,� � � ,
X A Aij ij i j
3
3� � �( ), � , Y B Bij i j ij
3
3�
�( ),� , (4)
X A Aij i j ij
4
3�
�( ),� , Y B Bij ij i j
4
3� � �( ), � ,
X A Aij i j i j
5
3 3 3�
� � �( ), ,� � � , Y B Bij i j i j
5
3 3 3� �� � �( ), ,� � � ,
ãäå i j, , ...,�1 3�.
Ýòàï 2. Èñïîëüçóÿ îáîçíà÷åíèÿ (3), ïðåäñòàâëÿåì ñåìü ìàòðè÷íûõ ïðîèçâå-
äåíèé Z Z1 7� �� ñîãëàñíî (1) â ñëåäóþùåì âèäå:
Z X Y Z X B Z A Y Z A Y
Z X B
ll ll ll
l
1 1 1 2 2
11
3
11
2 4
22
3
5 3
22
� � � �
�
, , , ,
l Z X Y Z X Y, , .6 4 4 7 5 5� �
(5)
Äëÿ íàõîæäåíèÿ ïåðâîãî ìàòðè÷íîãî ïðîèçâåäåíèÿ Z X Y1 1 1� èñïîëüçóþò-
ñÿ ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 4 è 5 êëåòî÷íûå ïîäìàòðèöû-îïåðàíäû { }X ij
1 è { }Yij
1
ïîðÿäêà 3�.
Ïðîèçâåäåíèåì êëåòî÷íûõ ïîäìàòðèö X 1 è Y 1 ÿâëÿåòñÿ ìàòðèöà Z1 (ðèñ. 6),
èìåþùàÿ àíàëîãè÷íóþ êàæäîìó ñîìíîæèòåëþ êëåòî÷íóþ ñòðóêòóðó.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5 31
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1
3,3
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
33
)(1
32
)(1
31
1
3,12
1
12,12
1
2,12
1
1,12
1
,12
1
1,12
1
3,2
1
12,2
1
2,2
1
1,2
1
,2
1
1,2
)(1
23
)(1
22
)(1
21
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
,1
1
1,1
1
3,
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
13
)(1
12
)(1
11
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
1
1
11
1
��������
������
�������������������
�������������
������
�������������������
�������������
������
�������
XXXXXX
XXX
XXXXXX
XXXXXX
XXX
XXXXXX
XXXXXX
XXX
XXXXXX
X
mmmmm ���
������
���
���
������
���
���
������
���
Ðèñ. 4
r
r
Ñîãëàñíî ñìåøàííîìó êëåòî÷íîìó ìåòîäó [3] îïðåäåëÿåì ìàòðè÷íûå ñóììû
N ij
t è Pij
t ( t �1 2 14, , ..., ) ïî ñëåäóþùèì ôîðìóëàì:
N X X X X X Xij ij i j i j i j i j
1 1 1
2
1 1 1
2
� � �
� � � � � �(
, , , ,� � � � � � i j i j
X
, ,
)
� � �� � �
1
2 2
1 ,
N X Xij ij i j
2 1 1�
�( )
,�
, N X X Xij ij i j i j
3 1 1 1�
� �� � �( )
, ,� � �
,
N X Xij i j i j
4 1 1� �� � �( )
, ,� � �
, N X X Xij ij i j i j
5 1
2
1
2
1�
� �� � �( )
, ,� � �
,
N X Xij ij i j
6 1
2
1�
� �( )
,�
, N X Xij i j i j
7
2
1
2
1� �� � �( )
, ,� � �
,
(6)
N X X X X X Xij ij i j i j i j i j
8 1 1
2
1 1
2
1� � �
� � � � � �
(
, , , ,� � � � � � 2
1
2
1
� � �� � �
i j i j
X
, ,
) ,
32 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1
3,3
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
33
)(1
32
)(1
31
1
3,12
1
12,12
1
2,12
1
1,12
1
,12
1
1,12
1
3,2
1
12,2
1
2,2
1
1,2
1
,2
1
1,2
)(1
23
)(1
22
)(1
21
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
,1
1
1,1
1
3,
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
13
)(1
12
)(1
11
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
1
1
11
1
��������
������
�������������������
�������������
������
�������������������
�������������
������
�������
YYYYYY
YYY
YYYYYY
YYYYYY
YYY
YYYYYY
YYYYYY
YYY
YYYYYY
Y
mmmmm ���
������
���
���
������
���
���
������
���
Ðèñ. 5
r
r
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
1
3,3
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
33
)(1
32
)(1
31
1
3,12
1
12,12
1
2,12
1
1,12
1
,12
1
1,12
1
3,2
1
12,2
1
2,2
1
1,2
1
,2
1
1,2
)(1
23
)(1
22
)(1
21
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
,1
1
1,1
1
3,
1
12,
1
2,
1
1,
11
1
)(1
13
)(1
12
)(1
11
1
3,1
1
12,1
1
2,1
1
1,1
1
1
1
11
1
��������
������
�������������������
�������������
������
�������������������
�������������
������
�������
ZZZZZZ
ZZZ
ZZZZZZ
ZZZZZZ
ZZZ
ZZZZZZ
ZZZZZZ
ZZZ
ZZZZZZ
Z
mmmmm ���
������
���
���
������
���
���
������
���
Ðèñ. 6
r
r
N X X Xij i j i j i j
9
2
1
2
1
2 2
1�
� �� � � � �( )
, , ,� � � � �
, N X Xij i j i j
10
2
1
2 2
1�
� � �( )
, ,� � �
,
N X Xij i j i j
11
2
1
2 2
1� �� � � �( )
, ,� � � �
, N X X Xij i j i j i j
12
2
1 1
2
1�
� �� � � � �( )
, , ,� � � � �
,
N X Xij i j i j
13
2
1
2
1�
� � �( )
, ,� � �
, N X Xij i j i j
14 1
2
1� �� � � �( )
, ,� � � �
,
ãäå i j, , , ..., ;�1 2 �
P Y Yij i j i j
1 1 1�
�� � �( )
, ,� � �
,
P Y Y Y Y Y Yij ij i j i j i j i j
2 1 1 1 1
2
1�
� �
� � � � � �(
, , , ,� � � � � � 2
1
2 2
1
� � �� � ��
i j i j
Y
, ,
),
P Y Y Yij ij i j i j
3 1 1 1�
�� � �( )
, ,� � �
, P Y Yij ij i j
4 1 1�
� �( )
,�
,
P Y Y Yij ij i j i j
5 1
2
1
2
1�
�� � �( )
, ,� � �
,
P Y Yij i j i j
6
2
1
2
1�
� � �( )
, ,� � �
, P Y Yij ij i j
7 1
2
1�
� �( )
, �
,
P Y Y Y Y Yij ij i j i j i j i j
8 1
2
1 1 1
2
1�
� �
� � � � � �
(
, , , ,� � � � � �
Y Y
i j i j2
1
2
1
� � �� � �
�
, ,
), (7)
P Y Y Yij i j i j i j
9 1
2
1
2
1� �
� � � � �( )
, , ,� � � � �
, P Y Yij i j i j
10 1
2
1�
� � � �( )
, ,� � � �
,
P Y Yij i j i j
11
2
1
2
1�
�� � �( )
, ,� � �
, P Y Y Yij i j i j i j
12
2
1
2
1
2 2
1� �
� � � � �( )
, , ,� � � � �
,
P Y Yij i j i j
13
2
1
2 2
1�
� � � �( )
, ,� � � �
, P Y Yij i j i j
14
2
1
2 2
1�
�� � �( )
, ,� � �
,
ãäå i j, , , ...,�1 2 �.
Ýòàï 3.  ñîîòâåòñòâèè ñî ñìåøàííûì êëåòî÷íûì ìåòîäîì [3], âêëþ÷àþ-
ùèì ìåòîä Ëåéäåðìàíà, âû÷èñëåíèå 23 ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé S S1 23, ..., îñó-
ùåñòâëÿåì ïî ñëåäóþùèì ôîðìóëàì:
S N Y1 1
22
1� ( )�� , S N P2 2 1� , S X P3
22
1 2� ( )�� , S N P4 3 3� , S N P5 4 4� ,
S X Y6
11
1
11
1� ( ) ( )�� �� , S N P7 5 5� , S N P8 6 6� , S N P9 7 7� , S N Y10 8
23
1� ( )�� ,
S X P11 1 8� ( )�� , S N P12 9 9� , S N P13 10 10� , S X Y14
13
1
31
1� ( ) ( )�� �� , (8)
S N P15 11 11� , S N P16 12 12� , S N P17 13 13� , S N P18 14 14� ,
S X Y19
12
1
21
1� ( ) ( )�� �� , S X Y20
23
1
32
1� ( ) ( )�� �� , S X Y21
21
1
13
1� ( ) ( )�� �� ,
S X Y22
31
1
12
1� ( ) ( )�� �� , S X Y23
33
1
33
1� ( ) ( )�� �� .
Äëÿ ðåàëèçàöèè êàæäîãî èç óêàçàííûõ ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé ïðèìåíÿåì
áûñòðûé êëåòî÷íûé ìåòîä [3]. Äëÿ âû÷èñëåíèÿ ïåðâîãî ìàòðè÷íîãî ïðîèçâåäå-
íèÿ S N Y1 1
22
1� � ( )�� èñïîëüçóþòñÿ ïðåäñòàâëåííûå íà ðèñ. 7 ïîäìàòðèöû-îïå-
ðàíäû { }N ij
1 è { }Yij
1 ïîðÿäêà �.
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5 33
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
�
11
2
1
1
1
2
1
22
1
21
1
1
1
12
1
11
11
2
1
1
1
2
1
22
1
21
1
1
1
12
1
11
11
2
1
1
1
2
1
22
1
21
1
1
1
12
1
11
1(1
22
1
����
�
�
����
�
�
����
�
�
���
SSS
SSS
SSS
YYY
YYY
YYY
NNN
NNN
NNN
SYN
�
����
�
�
�
����
�
�
�
����
�
�
Ðèñ. 7
r
r
r r
r r
Ñîãëàñíî áûñòðîìó êëåòî÷íîìó ìåòîäó [3] âíà÷àëå îïðåäåëÿåì ìàòðè÷íûå
êîýôôèöèåíòû R
ik
S è F
kj
S (s �1 14, ..., ):
R N N N Nik i k i k i k i k
1
3 2 3 2
1
3 2 3 1
1
3 2 3
1
3 1 3 2
1� � �
, , , ,
N N Ni k i k i k3 1 3 1
1
3 3 2
1
3 3
1
, , , ,
R N N
ik i k i k
2
3 2 3 2
1
3 1 3 2
1�
, ,
, R N N N
ik i k i k i k
3
3 2 3 2
1
3 1 3 2
1
3 1 3 1
1�
� �
, , ,
,
R N N
ik i k i k
4
3 1 3 2
1
3 1 3 1
1� �
, ,
, R N N N
ik i k i k i k
5
3 2 3 2
1
3 3 2
1
3 3 1
1�
� �
, , ,
,
R N N
ik i k i k
6
3 2 3 2
1
3 3 2
1�
�
, ,
, R N N
ik i k i k
7
3 3 2
1
3 3 1
1� �
, ,
, (9)
R N N N Nik i k i k i k i k
8
3 2 3 2
1
3 2 3 1
1
3 2 3
1
3 1 3 1
1� � �
, , , ,
N N Ni k i k i k3 1 3
1
3 3 2
1
3 3 1
1
, , , ,
R N N N
ik i k i k i k
9
3 2 3
1
3 3 1
1
3 3
1�
� �
, , ,
, R N N
ik i k i k
10
3 2 3
1
3 3
1�
, ,
,
R N N
ik i k i k
11
3 3 1
1
3 3
1� �
, ,
, R N N N
ik i k i k i k
12
3 2 3
1
3 1 3 1
1
3 1 3
1�
� �
, , ,
,
R N N
ik i k i k
13
3 2 3
1
3 1 3
1�
, ,
, R N N
ik i k i k
14
3 1 3 1
1
3 1 3
1� �
, ,
,
ãäå i j k p, , , , ...,�1 2 ; p n r� /18 ;
F Y Y
kj k j k j
1
3 2 3 1
1
3 1 3 1
1�
�
, ,
,
F Y Y Y Y
kj k j k j k j k j
2
3 2 3 2
1
3 2 3 1
1
3 1 3 2
1
3 1 3
�
� �
, , , ,
�
1
1
3 1 3
1
3 3 2
1
3 3
1Y Y Y
k j k j k j, , ,
,
F Y Y Y
kj k j k j k j
3
3 2 3 2
1
3 2 3 1
1
3 1 3 1
1�
�
, , ,
, F Y Y
kj k j k j
4
3 2 3 2
1
3 2 3 1
1�
�
, ,
,
F Y Y Y
kj k j k j k j
5
3 2 3 2
1
3 2 3
1
3 1 3
1�
�
, , ,
,
F Y Y
kj k j k j
6
3 2 3
1
3 1 3
1�
, ,
, F Y Y
kj k j k j
7
3 2 3 2
1
3 2 3
1�
�
, ,
, (10)
F Y Y Y Ykj k j k j k j k j
8
3 2 3 2
1
3 2 3
1
3 1 3 2
1
3 1 3 1�
� �
, , , ,
1
3 1 3
1
3 3 2
1
3 3 1
1
�
Y Y Yk j k j k j, , , ,
F Y Y Y
kj k j k j k j
9
3 1 3 1
1
3 3 2
1
3 3 1
1� �
, , ,
, F Y Y
kj k j k j
10
3 1 3 1
1
3 3 1
1�
, ,
,
F Y Y
kj k j k j
11
3 3 2
1
3 3 1
1�
�
, ,
, F Y Y Y
kj k j k j k j
12
3 1 3
1
3 3 2
1
3 3
1� �
, , ,
,
F Y Y
kj k j k j
13
3 1 3
1
3 3
1�
, ,
, F Y Y
kj k j k j
14
3 3 2
1
3 3
1�
�
, ,
,
ãäå i j k p, , , , ...,�1 2 ; p n r� /18 .
Çàòåì âû÷èñëÿåì ïðîìåæóòî÷íûå ìàòðèöû Qij :
Q R Yij ik
k
p
k j
1 1
1
3 1 3 1
1� �
�
� ,
, Q R Fij ik
k
p
kj
2 2
1
1� �
�
� ,
Q N Fij i k
k
p
kj
3
3 1 3 1
1
1
2� �
�
� ,
, Q R Fij ik
k
p
kj
4 3
1
3� �
�
� ,
Q R Fij ik
k
p
kj
5 4
1
4� �
�
� , Q N Yij i k
k
p
k j
6
3 2 3 2
1
1
3 2 3 2
1� �
�
� , ,
,
Q R Fij ik
k
p
kj
7 5
1
5� �
�
� , Q R Fij ik
k
p
kj
8 6
1
6� �
�
� ,
Q R Fij ik
k
p
kj
9 7
1
7� �
�
� , Q R Yij ik
k
p
k j
10 8
1
3 1 3
1� �
�
� ,
,
Q N Fij i k
k
p
kj
11
3 3 1
1
1
8� �
�
� ,
, Q R Fij ik
k
p
kj
12 9
1
9� �
�
� , (11)
34 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5
Q R Fij ik
k
p
kj
13 10
1
10� �
�
� , Q N Yij i k
k
p
k j
14
3 2 3
1
1
3 3 2
1� �
�
� , ,
,
Q R Fij ik
k
p
kj
15 11
1
11� �
�
� , Q R Fij ik
k
p
kj
16 12
1
12� �
�
� ,
Q R Fij ik
k
p
kj
17 13
1
13� �
�
� , Q R Fij ik
k
p
kj
18 14
1
14� �
�
� , Q N Yij i k
k
p
k j
19
3 2 3 1
1
1
3 1 3 2
1� �
�
� , ,
,
Q N Yij i k
k
p
k j
20
3 1 3
1
1
3 3 1
1� �
�
� , ,
, Q N Yij i k
k
p
k j
21
3 1 3 2
1
1
3 2 3
1� �
�
� , ,
,
Q N Yij
k
p
i k k j
22
1
3 3 2
1
3 2 3 1
1� �
�
� , ,
, Q N Yij i k
k
p
k j
23
3 3
1
1
3 3
1� �
�
� , ,
,
ãäå i j k p, , , , ...,�1 2 .
È â çàâåðøåíèå ýòàïà íàõîäèì ìàòðèöû S ij
1 :
S Q Q Q
i j ij ij ij3 2 3 2
1 6 14 19
� � �
,
,
S Q Q Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij ij ij3 2 3 1
1 1 4 5 6 12 14 15
� � � � � � �
,
,
S Q Q Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij ij ij3 2 3
1 6 7 9 10 14 16 18
� � � � � � �
,
,
S Q Q Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij ij ij3 1 3 2
1 2 3 4 6 14 16 17
� � � � � � �
,
,
S Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij3 1 3 1
1 2 4 5 6 20
� � � � �
,
, (12)
S Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij3 1 3
1 14 16 17 18 21
� � � � �
,
,
S Q Q Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij ij ij3 3 2
1 6 7 8 11 12 13 14
,
� � � � � � � ,
S Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij3 3 1
1 12 13 14 15 22
,
� � � � � ,
S Q Q Q Q Q
i j ij ij ij ij ij3 3
1 6 7 8 9 23
,
� � � � � ,
ãäå i j p, , , ...,�1 2 .
Ýòàï 4. Àíàëîãè÷íî âû÷èñëÿåì îñòàëüíûå ìàòðè÷íûå ïðîèçâåäåíèÿ
S S2 23, ..., ñîãëàñíî (8). Ïîñëå íàõîæäåíèÿ óêàçàííûõ ïðîèçâåäåíèé îïðåäåëÿåì
ìàòðèöû Zij
1 :
Z S S Sij ij ij ij
1 6 14 19� � � ,
Z S S S S S S S
i j ij ij ij ij ij ij ij,
,
�� � � � � � � �1 1 4 5 6 12 14 15
Z S S S S S S S
i j ij ij ij ij ij ij ij,2
1 6 7 9 10 14 16 18
�� � � � � � � � ,
Z S S S S S S S
i j ij ij ij ij ij ij ij�� � � � � � � �
,
1 2 3 4 6 14 16 17 ,
Z S S S S S
i j ij ij ij ij ij� �� � � � � � �
,
1 2 4 5 6 20 , (13)
Z S S S S S
i j ij ij ij ij ij� �� � � � � � �
,
,
2
1 14 16 17 18 21
Z S S S S S S S
i j ij ij ij ij ij ij ij2
1 6 7 8 11 12 13 14
�� � � � � � � �
,
,
Z S S S S S
i j ij ij ij ij ij2
1 12 13 14 15 22
� �� � � � � � �
,
Z S S S S S
i j ij ij ij ij ij2 2
1 6 7 8 9 23
� �� � � � � � �
,
,
ãäå i j p, , , ...,�12 .
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5 35
Ýòàï 5.  çàêëþ÷åíèå âû÷èñëÿåì ìàòðè÷íûå ïðîèçâåäåíèÿ Z Zij ij
2 7, ..., ñîãëàñíî
(5) è íàõîäèì ðåçóëüòèðóþùèå ìàòðèöû ñîãëàñíî (2) ïî ñëåäóþùèì ôîðìóëàì:
C Z Z Z Zij ij ij ij ij� �
�1 4 5 7 , C Z Zi j ij ij,3
3 5
�� � � , C Z Zi j ij ij3
2 4
�� � �, ,
(14)
C Z Z Z Zi j ij ij ij ij3 3
1 2 3 6
� �� � �
� �, ,
ãäå i j, , , ...,�1 2 3�.
Îöåíèì âû÷èñëèòåëüíóþ ñëîæíîñòü îáúåäèíåííîãî êëåòî÷íîãî ìåòîäà
(4)–(14). Ïðè âû÷èñëåíèè ìàòðè÷íûõ âûðàæåíèé (4) è (14) ýòîò ìåòîä òðåáóåò ñî-
îòâåòñòâåííî 10 2l è 8 2l ìàòðè÷íûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ, äëÿ êàæäîé èç êîòîðûõ
âíóòðåííèé àëãîðèòì òðåáóåò r 2 ñêàëÿðíûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ. Ñóììàðíàÿ àääè-
òèâíàÿ ñëîæíîñòü âû÷èñëåíèé (4) è (14), îïðåäåëÿåìàÿ êîëè÷åñòâîì ñêàëÿðíûõ
îïåðàöèé ñëîæåíèÿ, ñîñòàâëÿåò W W W l r l ra a a
( ),( ) ( ) ( )4 14 4 14 2 2 2 210 8� � � � � � �
� � �
�
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
� � �18 18
2
18
2
4 52 2
2
2
2
2 2l r
m
r
n
r
r n, îïåðàöèé ñëîæåíèÿ.
Îïðåäåëèì ñëîæíîñòü âû÷èñëåíèé îäíîãî èç ñåìè ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé
Z1, ò.å. âû÷èñëåíèé (6)–(13). Ïðè âû÷èñëåíèè ìàòðè÷íûõ âûðàæåíèé (6), (7) è (13)
òðåáóåòñÿ ñîîòâåòñòâåííî 28 2� , 28 2� è 42 2� ìàòðè÷íûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ, äëÿ
êàæäîé èç êîòîðûõ âíóòðåííèé àëãîðèòì òðåáóåò r 2 ñêàëÿðíûõ îïåðàöèé ñëîæå-
íèÿ. Òàêèì îáðàçîì, ñóììàðíàÿ àääèòèâíàÿ ñëîæíîñòü óêàçàííûõ âû÷èñëåíèé ñî-
ñòàâëÿåò W r
m
r
n
r
a
( ),( ),( )6 7 13 2 2
2
2
2
98 98
6
98
6
� � �
�
�
�
�
�
� � �
�
�
�
�
�
�� � �r n2 22 7, îïåðàöèé
ñëîæåíèÿ.
Îïðåäåëèì ñëîæíîñòü âû÷èñëåíèé 23 ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé S S1 23� �� ,
ò.å. âû÷èñëåíèé (8)–(12). Ïðè íàõîæäåíèè ìàòðè÷íûõ êîýôôèöèåíòîâ Rik (9),
Fkj (10) è ìàòðèö S ij
1 (12) âíåøíèå àëãîðèòìû òðåáóþò ñîîòâåòñòâåííî 28 2p ,
28 2p è 42 2p ìàòðè÷íûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ, äëÿ êàæäîé èç êîòîðûõ âíóòðåííèé
àëãîðèòì òðåáóåò r 2 ñêàëÿðíûõ îïåðàöèé ñëîæåíèÿ. Ñóììàðíàÿ àääèòèâíàÿ
ñëîæíîñòü óêàçàííûõ âû÷èñëåíèé ñîñòàâëÿåò W p ra
( ),( ),( )9 10 12 2 298� � �
�
�
�
�
�
�
� � �98
18
0 3024
2
2 2n
r
r n, îïåðàöèé ñëîæåíèÿ.
Ïðè âû÷èñëåíèè ìàòðè÷íûõ âûðàæåíèé (11) âíåøíèé àëãîðèòì òðåáóåò
23 2p ìàòðè÷íûõ îïåðàöèé óìíîæåíèÿ è 23 3 2( )p p
ìàòðè÷íûõ îïåðàöèé ñëî-
æåíèÿ. Èñïîëüçóÿ â êà÷åñòâå âíóòðåííåãî òðàäèöèîííûé àëãîðèòì óìíîæåíèÿ
ìàòðèö [6], òðåáóþùèé r 3ñêàëÿðíûõ îïåðàöèé óìíîæåíèÿ è ( )r r3 2
ñêàëÿðíûõ
îïåðàöèé ñëîæåíèÿ, ïîëó÷àåì äëÿ ìóëüòèïëèêàòèâíîé è àääèòèâíîé ñëîæíîñòåé
âû÷èñëåíèé (11) ñîîòâåòñòâåííî ñëåäóþùèå çíà÷åíèÿ:
� W p r
n
r
r nì
( ) ,11 3 3
3
3 323 23
18
0 00394� � �
�
�
�
�
�
� � � îïåðàöèé óìíîæåíèÿ;
� W p p r p r r
n
r
ra
( ) [( ) ( )]11 3 2 2 3 3 2
3
323 23
18
23�
�
�
�
�
�
�
�
� �
n
r
r
18
2
2�
�
�
�
�
� � �
�
0 00394 0 07093 2, ,n n îïåðàöèé ñëîæåíèÿ.
Èñïîëüçóÿ ïîëó÷åííûå âûøå îöåíêè, îïðåäåëÿåì ìóëüòèïëèêàòèâíóþ è àä-
äèòèâíóþ ñëîæíîñòü âû÷èñëåíèé 23 ìàòðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé S S1 23� �� , ò.å.
âû÷èñëåíèé (8):
36 ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5
� W W n nì ì
( ) ( ) , ,8 11 3 323 23 0 00394 0 0897� � � � � îïåðàöèé óìíîæåíèÿ;
� W W W Wa a a a
8 9 10 12 11 6 7 1323 23 0� � � �( ) (( ),( ),( ) ( ) ( ),( ),( ) , , , )3024 0 0039 0 07092 3 2n n n�
�
� � �2 7 0 0897 8 0242 3 2, , ,n n n îïåðàöèé ñëîæåíèÿ.
Òîãäà ìóëüòèïëèêàòèâíàÿ è àääèòèâíàÿ ñëîæíîñòè âû÷èñëåíèé ñåìè ìàò-
ðè÷íûõ ïðîèçâåäåíèé Z Z1 7� �� , ò.å. âû÷èñëåíèé (5), ñîîòâåòñòâåííî ðàâíû
� W W n nì ì
( ) ( ) , ,5 8 3 37 7 0 0897 0 6279� � � � � îïåðàöèé óìíîæåíèÿ;
� W W n n na a
( ) ( ) ( , , ) , ,5 8 3 2 37 7 0 0897 8 024 0 6279 56168� � � � � � � n2 îïåðàöèé
ñëîæåíèÿ.
Òàêèì îáðàçîì, íà îñíîâå îáúåäèíåííîãî êëåòî÷íîãî ìåòîäà (4)–(14) ïîëó-
÷àåì êëåòî÷íûé àíàëîã òðàäèöèîííîãî àëãîðèòìà óìíîæåíèÿ ìàòðèö ñî ñëåäóþ-
ùèìè çíà÷åíèÿìè ìóëüòèïëèêàòèâíîé, àääèòèâíîé è îáùåé ñëîæíîñòåé:
� W W n nì ì� � �( ) , ,5 3 30 6279 0 63 îïåðàöèé óìíîæåíèÿ;
� W W W n n na a a� � � � � �( ) ( ),( ) , , , ,5 4 14 3 2 20 6279 56168 4 5 0 6279n n3 260 668� �,
� �0 63 613 2, n n îïåðàöèé ñëîæåíèÿ;
� W W W n n n nîáù ì a� � � � � � �0 6279 0 6279 60 668 12558 603 3 2 3, , , , ,668 2n �
� �126 613 2, n n îïåðàöèé óìíîæåíèÿ/ñëîæåíèÿ.
Ðàññìîòðåííûé êëåòî÷íûé ìåòîä (4)–(14) îáåñïå÷èâàåò ìèíèìèçàöèþ íà 37 %
ìóëüòèïëèêàòèâíîé ñëîæíîñòè òðàäèöèîííîãî àëãîðèòìà ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ n,
à òàêæå àääèòèâíîé è îáùåé ñëîæíîñòåé ïðè n � 105 , êîãäà ñëîæíîñòü
O n O n( ) ( )2 3�� . Îòìåòèì, ÷òî ïðè n �105 ñëîæíîñòü O n( )2 â çíà÷åíèÿõ àääèòèâ-
íîé è îáùåé ñëîæíîñòåé ñîñòàâëÿåò ñîîòâåòñòâåííî 0,09 % è 0,04 % ñëîæíîñòè
O n( )3 . Àíàëîãè÷íî ìîæíî ïîëó÷èòü îöåíêè âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòè äðóãèõ èç-
âåñòíûõ àëãîðèòìîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö.
Ñóùåñòâóåò âòîðîé âàðèàíò îáúåäèíåíèÿ òðåõ ìåòîäîâ, êîòîðûé ñî÷åòàåò
ðåêóðñèâíûé ìåòîä Ëåéäåðìàíà [5] ñî ñìåøàííûì êëåòî÷íûì ìåòîäîì óìíîæå-
íèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà 2q r� �� ( , )q � �1 1� [2].  ýòîì ñëó÷àå îáúåäèíåííûé êëå-
òî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö ïîðÿäêà 3 2� �� �q r ( , , )� �� � �0 1 1q äàåò âîç-
ìîæíîñòü ïîëó÷àòü êëåòî÷íûå àëãîðèòìû óìíîæåíèÿ ìàòðèö ñ ìèíèìèçèðîâàí-
íîé íà 35,4 % âû÷èñëèòåëüíîé ñëîæíîñòüþ.
Ïðåäëîæåííûé â äàííîé ñòàòüå îáúåäèíåííûé ìåòîä ðàñøèðÿåò ñåìåéñòâî
êëåòî÷íûõ ìåòîäîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö è ïîçâîëÿåò ïîëó÷èòü íàèâûñøèé ïðî-
öåíò ìèíèìèçàöèè ìóëüòèïëèêàòèâíîé, àääèòèâíîé è îáùåé ñëîæíîñòåé
èçâåñòíûõ àëãîðèòìîâ óìíîæåíèÿ ìàòðèö.
CÏÈÑÎÊ ËÈÒÅÐÀÒÓÐÛ
1. Å ë ô è ì î â à Ë . Ä . Áûñòðûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö // Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé
àíàëèç. — 2008. — ¹ 3. — Ñ. 55–59.
2. Å ë ô è ì î â à Ë . Ä . Ñìåøàííûé êëåòî÷íûé ìåòîä óìíîæåíèÿ ìàòðèö // Òàì æå. — 2009. — ¹ 1. —
Ñ. 22–27.
3. Å ë ô è ì î â à Ë . Ä . Íîâûå êëåòî÷íûå ìåòîäû óìíîæåíèÿ ìàòðèö // Òàì æå. — 2013. — ¹ 1. —
Ñ. 19–29.
4. S t r a s s e n V . Gaussian elimination is not optimal // Numer. Math. — 1969. — 13. — P. 354–356.
5. L a d e r m a n J . D . A noncommutative algorithm for multiplying 3 3� matrices using 23 multiplications //
Bull. Amer. Math. Soc. — 1976. — 82, N1. — P.126–128.
6. Ô à ä ä å å â Ä . Ê . , Ô à ä ä å å â à  . Í . Âû÷èñëèòåëüíûå ìåòîäû ëèíåéíîé àëãåáðû. — Ì.; Ë.: Ôèç-
ìàòãèç, 1963. — 734ñ.
Ïîñòóïèëà 23.11.2012
ISSN 0023-1274. Êèáåðíåòèêà è ñèñòåìíûé àíàëèç, 2013, ¹ 5 37
|