MPI——快速排序

最新推荐文章于 2022-05-16 12:24:09 发布

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本文介绍了一种使用 MPI 的并行快速排序算法实现方法。该算法通过将数据集分割成子集并在多个处理器上进行排序来提高排序效率。每个处理器负责一部分数据的排序，并通过消息传递与其他处理器交换数据。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >


#include<stdio.h>
#include<time.h>
#include<stdlib.h>
#include "mpi.h"

int cmp(const void *a,const void *b)
{
	return *(int*)a-*(int*)b;
}

void swap(int *a,int *b)
{
	int tmp=*a;
	*a=*b;
	*b=tmp;
}

int partition(int *buf,int n)
{
	if(n==0) return 0;
	--n;
	int pri=buf[n];
	int i=-1;
	int j=0;
	while(j<n)
	{
		if(buf[j]>=pri) {++j;continue;}
		++i;
		swap(&buf[i],&buf[j]);
		++j;
	}
	++i;
	swap(&buf[i],&buf[n]);
	return i;
}

int main(int argc,char **argv)
{
	MPI_Init(&argc,&argv);
	int rank,size;
	MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);
	MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);

	int n=atoi(argv[1]);
	int i;
	int *buf=(int*)malloc(n*sizeof(int));
	if(buf==NULL)
	{
		printf("%d malloc failed\n");
		exit(1);
	}
	int *ofss=NULL;
	int *counts=NULL;
	int *retbuf=NULL;
	if(rank==0)
	{
		int *var=(int*)malloc(n*sizeof(int));
		srand((int)time(0));
		for(i=0;i<n;++i)
		{
			buf[i]=(int)rand()%n;
			var[i]=buf[i];
			printf("%d\t",buf[i]);
		}
		printf("\n");
		qsort(var,n,sizeof(int),cmp);
		for(i=0;i<n;++i)
			printf("%d\t",var[i]);
		printf("\n");
		free(var);
		ofss=(int*)malloc(size*sizeof(int));
		counts=(int*)malloc(size*sizeof(int));
		retbuf=(int*)malloc(n*sizeof(int));
		if(ofss==NULL || counts==NULL || retbuf==NULL)
		{
			printf("malloc failed\n");
			exit(2);
		}
	}
	int mod=1;
	int sz=1;
	int block=n;
	int pos=0;
	MPI_Status st;
	while(1)
	{
		if(rank>=sz)
		{
			//	printf("%d sleep\n",rank);
			sz<<=1;
			if(sz>size) sz=size;
			mod<<=1;
			continue;
		}
		if(rank!=0 && rank-(mod>>1)>=0)
		{
			MPI_Recv(&pos,1,MPI_INT,rank-(mod>>1),1,MPI_COMM_WORLD,&st);
			MPI_Recv(&block,1,MPI_INT,rank-(mod>>1),2,MPI_COMM_WORLD,&st);
			MPI_Recv(buf+pos,block,MPI_INT,rank-(mod>>1),3,MPI_COMM_WORLD,&st);
			//	printf("%d recv from %d\n",rank,rank-(mod>>1));
			//	for(i=pos;i<pos+block;++i)
			//		printf("%d\t",buf[i]);
			//	printf("\n");
		}
		if(rank+mod>=size)
		{
			qsort(buf+pos,block,sizeof(int),cmp);
			//	printf("%d sort %d\t%d\n",rank,block,pos);
			//	for(i=pos;i<pos+block;++i)
			//		printf("%d\t",buf[i]);
			//	printf("\n");
			break;
		}
		int p=partition(buf+pos,block)+pos;
		//printf("%d partition\n",rank);
		//for(i=pos;i<p;++i)
		//	printf("%d\t",buf[i]);
		//printf("\n");
		//for(i=p;i<pos+block;++i)
		//	printf("%d\t",buf[i]);
		//printf("\n");
		int tb=block-p+pos;
		//printf("%d send to %d:%d %d\n",rank,rank+mod,p,block);
		MPI_Send(&p,1,MPI_INT,rank+mod,1,MPI_COMM_WORLD);
		MPI_Send(&tb,1,MPI_INT,rank+mod,2,MPI_COMM_WORLD);
		MPI_Send(buf+p,tb,MPI_INT,rank+mod,3,MPI_COMM_WORLD);
		block=p-pos;
		sz<<=1;
		if(sz>size) sz=size;
		mod<<=1;
	}
	MPI_Gather(&block,1,MPI_INT,counts,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
	MPI_Gather(&pos,1,MPI_INT,ofss,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
	MPI_Gatherv(buf+pos,block,MPI_INT,retbuf,counts,ofss,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
	if(rank==0)
	{
		for(i=0;i<n;++i)
			printf("%d\t",retbuf[i]);
		printf("\n");
		free(counts);
		free(ofss);
		free(retbuf);
	}
	free(buf);
	MPI_Finalize();
	return 0;
}