mpi冒泡排序并行化.docx

1、mpi冒泡排序并行化北京科技大学计算机与通信工程学院实 验 报 告 实验名称: 冒泡排序的并行化 学生姓名： 朱帅 专 业: 计算机科学与技术 班 级: 计0 学 号: 指导教师: 李建江 实验成绩： 实验地点: 机电楼1 实验时间： 2015年4月日 一、实验目的与实验要求、实验目的(1）学会将串行程序改为并行程序 (2）学会mc2的使用。 (3)学会oenmp的配置。（)mpi与openmp之间的比较。、实验要求（1)将串行冒泡程序局部并行化,以降低时间消耗。 （2）理论上求出时间复杂度之比，根据结果得出时间消耗之比，进行比对分析.二、实验设备(环境)及要求Vs203，mpi2三、实验内容

2、与步骤1、实验一 mpi并行(1)实验内容1、写出一个冒泡排序程序,求出其时间复杂度,并运行得到相应的时间消耗2、将冒泡程序改为mi并行程序:将全部需要排序的数分成4等份,分给四个进程一起冒泡，最后将所得的结果归到一个进程，进行归并排序,得到结果,得到时间消耗。算出时间复杂度。3、对得出的结果进行讨论与分析。 (2)主要步骤1、串行冒泡程序 时间复杂度:取所要排序的数的个数为个,时间复杂度为n*n/2。代码实现：/ maopao.cpp ：定义控制台应用程序的入口点。/#ilue sdafx。incle ”stdlb.#includetme。h”cost it AY_SIZE= 12000；i

3、ntmain(int arg, char arv) itznghARRAY_IZE； nd（6）; time_ o_me,ed_t;or(i i ；i RA_SZ； +) zonghi=rd(); w_tim = time(LL）； for(t i =; i ARRAY_IE; i+) for（ntj ARR_SIE - 1；j ; -) if (zongshuj zongshuj 1） n z = zgshu ； ongsuj 1 = zonghuj； zongsuj =z; n_time = tim（NUL）;lo ijian=nd_tim- nowte；for （in i= ； AAYI

4、Z; i+) pintf（” ， zngsui)；ritf(”所用时间：ld”,sia）；wie (rue);2、并行程序时间复杂度:取所要排序的数的个数为个,进程数为m个.时间复杂度：(n/)*（n/m）/2）+n4*n。代码实现:/MTt.cpp： 定义控制台应用程序的入口点./ncde sfx.h#inlude mpi。h#iclue stdih#nclude mh。#clue”sdlib。h”#defi SE 4/进程数cnst int ARRAY_SIZE = 300；/每个进程分配的个数nshuzuSZEARRAYSIE；int zonghanhuSIZEARRA_SZ；doul

5、entime;void catr1（int）；int in(int rgc, car rg) it i; MI_Iit（arc, &arg); Iommrank(MI_OMM_WD，md）; Sater_1（myid)；MPIFinalize()；voidcatter_1（int yi） it numtasks；srand（86)； for （int i = 0; SIZE； i+） or (nt j= ;j ARY_SE; j+) shuzi = rad()； /随机生成数组it iaopaARRAY_SIZE；doblesttm =MPI_Wtime()；MPICsize（P_OM_OD，

6、 &utaks);if（umts = IZE) MI_Scer（suzu, ARRY_SZE,MPI_INT，xaoaixu， AY_IZ, PI_INT, 0，PCOMMWRLD);fr（n i = 0; iARRAY_IZ; +) for (i = ARRA_SIE ; j i;j-） i (iopauj= iopaxuj 1) nt z aopaixuj - 1; xiaaixuj -1 = iaoaiuj; xiaopixuj = z; /每个进程里的冒泡排序 MPI_Gather(xiaopau,ARAY_SIE, PI_N， onhnsu, ARAY_SIZE， PI_, 0， M

7、ICOMMORLD）; intimeSIZ； r (inti = 0; i SIE; i+） iei = 0； int SIZE; int zongaiu2ARRAY_SIZESIZE; r （in j =RAYSIZE*SIZE 1； = 0；-） for（nt k = 0; k =ARRAY_IZE) ak = 0; ese ak zonghashkARRY_SIZE - timek - 1； nx = a0; for(inti 1; ix) x ai; or (int = 0； n SIZE； n+) if (x= an） tie =imen + 1; brek; zogpaixu2j

8、= x； endwtie= MPI_Wtime(）; if (myi); esfor( i = 0; IZEARRY_IZE; i+）printf(” ”, ongpaixu2i); if （yi)；else rintf（all loc ime=”，endwtme trtwtime）；、实验在实验一的基础上将程序改为opnmp。 代码实现:（水平不高,写的程序通用性不好，只写了四线程的) /Ope。c : 定义控制台应用程序的入口点。/#inlude sdafx。h”#ncue stdio。h#inlueath。hinclue ”stdlb.hnclude”timeh#ncude omp.h#

9、deineSIZE coninRSIZE 120;nt shuzuSIZERAYIZE；int xipix1ARAY_SIE;it iapaixu2RRY_SZ；i iaaixARRAY_IZE;itxiaiu4RAY_IE;ntzoganSIZARAY_SIE;it ongxuARRAY_SIZE*ZE;voi xiaohnsu(it,int ， ntu) for （ini = l; i ；j-） if （Aj =j 1） int = ； Aj -1= Aj; A = z; /每个线程排序int min(in argc， ar* ag)nt1， 2； in i; nt id；lo_t now

10、_time，en_time;ra（10086)； for （i i =0; i SIZE; i+) r( j = 0； ARRAY_SZE； j+) huuij = rand(); /随机生成数组nowtime= ock（）;#pragma mppaaeldeaul(none） sare（suzu，xapaxu1，xiopai,xiopaixu3，ipaixu4，ARAY_SIE）private(i) #prgmaom o fr (i 0； i ARRAYSIZ;i+)/这个fr循环是并行的，将数组分为四份 aopaix = uzi; xiaopx2i =shuzu1i； xiaoaxu3i

11、sh2i； xaoaxui = shuzu3i; #prgma m parlldefult(none）shd（xipaxu,aoax2,xiaopaix3,xiapaiu4,RRAYZE) pragma omp parllel ection pama ompecion xaohans(xaix，0, ARRY_SIZE-);/排序 #pragma ompsecion iaansu(xiapaix2, 0, ARRYSI）；#praga ompsetin xiaohasu(xiapx3, 0，RRAY_SIE）;pragmop sectn xiahans（xiaopaixu4，0， ARRYSI

12、E); fr （ = 0;i ARRY_IZE；+）/合到一份 zonghsh0=xiaopxu1i; znhanhui=xiaopui; onhashu2i=xiopix3i;zonashu3i=xpa4i;i timeZE; for （int i= 0； i=RSZE) = 0; ee ak = zonghashukARRAY_SIZE - tiek - 1； nt a0; for (nt i = 1；iSZE; +) f （aix） x = ai; r （int n=0； SIZE;n) i （x = an) ten= tmen 1； bak; ngpaixuj ; /归并end_tim

13、e= clock(）；double shijin = end_tm - nowime；o(i i = 0； SIZ*ARAY_SZE; i+)pintf(%d ”, zongaixui)；pri(”所用时间:lf”,sijia / CK_TK);while (rue);四:实验结果与分析M：串行pi 1.2万2。4万 。6万 4。8万 6。0万 7。2万串行(秒)。41 766 3.91 6。7 10469 14876线(秒） 。029 108 .242 43 0。656 0。904线(秒) 。050。15 .33.15 .99 1.02线(秒） 0。19 0。50 1。082。003。11

14、4。1从表中可以看出4线程的时候，并行程序的速度是串行程序速度的十倍之多，而理论上大概倍.这就跟改的程序有关.在并行程序中，最后采用的是归并,由此,发生了这些奇妙的情况:实则本身的算法就比冒泡优一些,但又不能只采用冒泡算法，那样在最后又来个冒泡,其程序就没有意义了。Openp：这是4.8万个数排序的结果,可以看出用了2.876秒，比MI慢了四倍之多，这可能是程序的不合理，带来了多余的时间消耗(通信)。但比串行还是要快很多。五:结论（讨论)1、实验结论 、就这冒泡排序改为并行的，虽然时间缩短了很多倍，但与快排等排序算法并行相比，其速度又不堪入目。2、就冒泡排序而言，其mpi并行远远优于opnm（就我写的程序而言.。)，虽然最后都用了并归。、讨论1、这些程序都实现在一台电脑上完成的,还未试过与其他电脑通信，所以其所表现出来的结果并不完全按正确,毕竟并行计算涉及到不同主机之间的通信。2、由于个人编程能力不高，在这里只讨论了一些时间上的差异，并未对空间上进行比对（不会。）。、就openmp程序而言，应该还可以改写,增加其通用性和减少通信六、教师评审教师评语实验成绩 签名: 日期：