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| #include "stdafx.h" | |
| #include"mpi.h" | |
| #include<iostream> | |
| #include <stdlib.h> | |
| #include <stdio.h> | |
| using namespace std; | |
| #define TRUE 1 | |
| /* | |
| * 函数名: Partition | |
| * 功能：对起止位置为wht_start和wht_end的数组序列，将其分成两个非空子序列， | |
| * 其中前一个子序列中的任意元素小于后个子序列的元素。 | |
| * 输入：无序数组wht_data[1,n] | |
| * 返回: 两个非空子序列的分界下标 | |
| */ | |
| double wht_start_time,wht_end_time; | |
| int Partition(int *wht_data,int wht_start,int wht_end) | |
| { | |
| int wht_pivo; | |
| int wht_i, wht_j; | |
| int wht_tmp; | |
| wht_pivo=wht_data[wht_end]; | |
| wht_i=wht_start-1; /*wht_i(活动指针)*/ | |
| for(wht_j=wht_start;wht_j<wht_end;wht_j++) | |
| if(wht_data[wht_j]<=wht_pivo) | |
| { | |
| wht_i++; /*wht_i表示比wht_pivo小的元素的个数*/ | |
| wht_tmp=wht_data[wht_i]; | |
| wht_data[wht_i]=wht_data[wht_j]; | |
| wht_data[wht_j]=wht_tmp; | |
| } | |
| wht_tmp=wht_data[wht_i+1]; | |
| wht_data[wht_i+1]=wht_data[wht_end]; | |
| wht_data[wht_end]=wht_tmp; /*以wht_pivo为分界，wht_data[wht_i+1]=wht_pivo*/ | |
| return wht_i+1; | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: QuickSort | |
| * 功能：对起止位置为wht_start和wht_end的数组序列，进行串行快速排序。 | |
| * 输入：无序数组wht_data[1,n] | |
| * 返回：有序数组wht_data[1,n] | |
| */ | |
| void QuickSort(int *wht_data,int wht_start,int wht_end) | |
| { | |
| int wht_r; | |
| int wht_i; | |
| if(wht_start<wht_end) | |
| { | |
| wht_r=Partition(wht_data,wht_start,wht_end); | |
| QuickSort(wht_data,wht_start,wht_r-1); | |
| QuickSort(wht_data,wht_r+1,wht_end); | |
| } | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: exp2 | |
| * 功能：求2的wht_num次幂 | |
| * 输入：int型数据wht_num | |
| * 返回: 2的wht_num次幂 | |
| */ | |
| int exp2(int wht_num) | |
| { | |
| int wht_i; | |
| wht_i=1; | |
| while(wht_num>0) | |
| { | |
| wht_num--; | |
| wht_i=wht_i*2; | |
| } | |
| return wht_i; | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: log2 | |
| * 功能：求以2为底的wht_num的对数 | |
| * 输入：int型数据wht_num | |
| * 返回: 以2为底的wht_num的对数 | |
| */ | |
| int log2(int wht_num) | |
| { | |
| int wht_i, wht_j; | |
| wht_i=1; | |
| wht_j=2; | |
| while(wht_j<wht_num) | |
| { | |
| wht_j=wht_j*2; | |
| wht_i++; | |
| } | |
| if(wht_j>wht_num) | |
| wht_i--; | |
| return wht_i; | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: Getwht_dataSize | |
| * 功能：读入待排序序列长度 | |
| */ | |
| int Getwht_dataSize() | |
| { | |
| double wht_i; | |
| while(TRUE) | |
| { | |
| printf("请输入生成的随机数的个数（范围[900000~1000000]） :"); | |
| fflush(stdout); | |
| //scanf("%d",&wht_i); | |
| cin>>wht_i; | |
| /*读出正确的wht_i，返回；否则，继续要求输入*/ | |
| if((wht_i>=900000) && (wht_i<=1000000)) | |
| break; | |
| printf("输入错误,数字范围是 [900000~1000000]"); | |
| printf("\n"); | |
| } | |
| return wht_i; | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: para_QuickSort | |
| * 功能：并行快速排序，对起止位置为wht_start和wht_end的序列，使用2的wht_m次幂个处理器进行排序 | |
| * 输入：无序数组wht_data[1,n]，使用的处理器个数2^wht_m | |
| * 输出：有序数组wht_data[1,n] | |
| */ | |
| void para_QuickSort(int *wht_data,int wht_start,int wht_end,int wht_m,int id,int MyID) | |
| { | |
| int wht_i, wht_j; | |
| int wht_r; | |
| int MyLength; | |
| int *wht_tmp; | |
| MPI_Status status; | |
| MyLength=-1; | |
| /*如果可供选择的处理器只有一个，那么由处理器id调用串行排序，对应于算法13.4步骤(1.1)*/ | |
| /*(1.1) Pid call quicksort(wht_data,wht_i,wht_j) */ | |
| if(wht_m==0) | |
| { | |
| wht_start_time=MPI_Wtime(); | |
| if(MyID==id) | |
| QuickSort(wht_data,wht_start,wht_end); | |
| return; | |
| } | |
| wht_start_time=MPI_Wtime(); | |
| /*由第id号处理器划分数据，并将后一部分数据发送到处理器id+exp2(wht_m-1)，对应于算法步骤(1.2,1.3)*/ | |
| /*(1.2) Pid: wht_r=patrition(wht_data,wht_i,wht_j)*/ | |
| if(MyID==id) | |
| { | |
| /*将当前的无序区R[1，n]划分成左右两个无序的子区R[1，wht_i-1]和R[wht_i，n](1≤wht_i≤n)*/ | |
| wht_r=Partition(wht_data,wht_start,wht_end); | |
| MyLength=wht_end-wht_r; | |
| /*(1.3) Pid swht_end wht_data[wht_r+1,wht_m-1] to P(id+2m-1) */ | |
| /* {MyLength表示发送缓冲区地址；*/ | |
| /* 发送元素数目为1; */ | |
| /* MyID是消息标签 } */ | |
| MPI_Send(&MyLength,1,MPI_INT,id+exp2(wht_m-1),MyID,MPI_COMM_WORLD); | |
| /*若缓冲区不空，则第id+2m-1号处理器取数据的首址是wht_data[wht_r+1]*/ | |
| if(MyLength!=0) | |
| MPI_Send(wht_data+wht_r+1,MyLength,MPI_INT,id+exp2(wht_m-1),MyID,MPI_COMM_WORLD); | |
| } | |
| /*处理器id+exp2(wht_m-1)接受处理器id发送的消息*/ | |
| if(MyID==id+exp2(wht_m-1)) | |
| { | |
| MPI_Recv(&MyLength,1,MPI_INT,id,id,MPI_COMM_WORLD,&status); | |
| if(MyLength!=0) | |
| { | |
| wht_tmp=(int *)malloc(MyLength*sizeof(int)); | |
| if(wht_tmp==0) printf("Malloc memory error!"); | |
| MPI_Recv(wht_tmp,MyLength,MPI_INT,id,id,MPI_COMM_WORLD,&status); | |
| } | |
| } | |
| /*递归调用并行排序，对应于算法(1.4，1.5)*/ | |
| /*用2^wht_m-1个处理器对wht_start--(wht_r-1)的数据进行递归排序*/ | |
| wht_j=wht_r-1-wht_start; | |
| MPI_Bcast(&wht_j,1,MPI_INT,id,MPI_COMM_WORLD); | |
| /*(1.4) para_quicksort(wht_data,wht_i,wht_r-1,wht_m-1,id)*/ | |
| if(wht_j>0) | |
| para_QuickSort(wht_data,wht_start,wht_r-1,wht_m-1,id,MyID); | |
| /*用2^wht_m-1个处理器对(wht_r+1)--wht_end的数据进行递归排序*/ | |
| wht_j=MyLength; | |
| MPI_Bcast(&wht_j,1,MPI_INT,id,MPI_COMM_WORLD); | |
| /*(1.5) para_quicksort(wht_data,wht_r+1,wht_j,wht_m-1,id+2m-1)*/ | |
| if(wht_j>0) | |
| para_QuickSort(wht_tmp,0,MyLength-1,wht_m-1,id+exp2(wht_m-1),MyID); | |
| /*将排序好的数据由处理器id+exp2(wht_m-1)发回id号处理器，对应于算法/ | |
| /*(1.6) P(id+2m-1) swht_end wht_data[wht_r+1,wht_m-1] back to Pid */ | |
| if((MyID==id+exp2(wht_m-1)) && (MyLength!=0)) | |
| MPI_Send(wht_tmp,MyLength,MPI_INT,id,id+exp2(wht_m-1),MPI_COMM_WORLD); | |
| if((MyID==id) && (MyLength!=0)) | |
| MPI_Recv(wht_data+wht_r+1,MyLength,MPI_INT,id+exp2(wht_m-1),id+exp2(wht_m-1),MPI_COMM_WORLD,&status); | |
| } | |
| /* | |
| * 函数名: main | |
| * 功能：实现快速排序的主程序 | |
| * 输入：argc为命令行参数个数； | |
| * argv为每个命令行参数组成的字符串数组。 | |
| * 输出：返回0代表程序正常结束 | |
| */ | |
| int main(int argc,char *argv[]) | |
| { | |
| double wht_dataSize; | |
| int *wht_data; | |
| /*MyID表示进程标志符；SumID表示组内进程数*/ | |
| int MyID, SumID; | |
| int wht_i, wht_j; | |
| int wht_m, wht_r; | |
| MPI_Status status; | |
| /*启动MPI计算*/ | |
| MPI_Init(&argc,&argv); | |
| /*MPI_COMM_WORLD是通信子*/ | |
| /*确定自己的进程标志符MyID*/ | |
| MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&MyID); | |
| /*组内进程数是SumID*/ | |
| MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&SumID); | |
| /*根处理机(MyID=0)获取必要信息，并分配各处理机进行工作*/ | |
| if(MyID==0) | |
| { | |
| /*获取待排序数组的长度*/ | |
| wht_dataSize=Getwht_dataSize(); | |
| wht_data=(int *)malloc(wht_dataSize*sizeof(int)); | |
| /*内存分配错误*/ | |
| if(wht_data==0) | |
| printf("Malloc memory error!"); | |
| /*动态生成待排序序列*/ | |
| srand(396); | |
| //printf("排序前的随机数组为 :\n"); | |
| for(wht_i=0;wht_i<wht_dataSize;wht_i++) | |
| { | |
| wht_data[wht_i]=(int)rand(); | |
| // printf("%10d",wht_data[wht_i]); | |
| } | |
| printf("\n"); | |
| } | |
| wht_m=log2(SumID); | |
| /* 从根处理器将数据序列广播到其他处理器*/ | |
| /*{"1"表示传送的输入缓冲中的元素的个数, */ | |
| /* "MPI_INT"表示输入元素的类型, */ | |
| /* "0"表示root processor的ID } */ | |
| MPI_Bcast(&wht_dataSize,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD); | |
| /*ID号为0的处理器调度执行排序*/ | |
| para_QuickSort(wht_data,0,wht_dataSize-1,wht_m,0,MyID); | |
| wht_end_time=MPI_Wtime(); | |
| /*ID号为0的处理器打印排序完的有序序列*/ | |
| if(MyID==0) | |
| { | |
| //printf("排序后的有序数组为 :\n"); | |
| //for(wht_i=0;wht_i<wht_dataSize;wht_i++) | |
| //{ | |
| // printf("%10d",wht_data[wht_i]); | |
| //} | |
| printf("\n"); | |
| printf("Time=%f\n",wht_end_time-wht_start_time); | |
| } | |
| MPI_Finalize(); //结束计算 | |
| } |
时间： 2024-10-05 11:49:55