实验报告：Project3： Matrix Multiplication

最新推荐文章于 2024-03-20 13:53:30 发布

d344498093

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分类专栏： OS课程学习文章标签： matrix thread struct java 语言 ubuntu

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本文详述了一项在Ubuntu 10.04系统上使用Java和pthread实现多线程矩阵乘法的实验。通过新建线程计算矩阵C的每个元素，分别展示了Java和pthread的实现思路、运行测试结果以及实验中遇到的问题，如C语言的printf语句错误和pthread函数参数调整。实验加深了作者对线程的理解，并对比了Java和C语言的使用体验。

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Project3:

Matrix Multiplication

一、实验环境

Ubuntu 10.04系统

Eclipse开发平台

二、实验过程：

这个实验中，分别用java、pthread实现多线程矩阵运算。

1、java实现

程序大体思路：

1、新建类WorkThread，作为Runnable的一个接口。传递的参数有，当前计算的行、列，矩阵A、B、C，以及K值，通过for循环计算C矩阵当前行、列的值。

2、main函数中

2.1 首先初始化矩阵A、B、C，常数N、M、K等

3.2 建立N*M个线程，对应计算C的对应位置

3.3 通过for循环等待线程结束，输出此位置的结果

2、pthread实现

程序大体思路：

程序思路与java实现一样，在语言、函数上进行了改变：

编写thread_function函数进行计算，通过pthread_create函数建立线程，pthread_join等待线程结束。

3、运行并测试

java：

结果如下：

28 23 18

41 34 27

54 45 36

pthread：

编译命令： gcc -O2 -Wall -o project project2.c -lpthread -std=c99

运行： ./project

结果如下：

28 23 18

41 34 27

54 45 36

4、在实验中遇到的一些问题

在pthread编程中，由于对C语言不熟悉，程序中的printf(" %d/t", (int)thread_result[i][j])语句，之前用的是printf(" %s/t", (char *)thread_result[i][j])，编译后运行总是提示段错误。让我纠结了半天。在网上查找后改正错误解决。

在pthread_join、pthread_create函数的参数的形式上我也遇到了不少问题，后来经过多次调试后改正。

pthread程序的编译命令，一开始我使用gcc –o project project2.c，遇到错误。根据提示，加上 -std=c99后，依旧没有解决。在网上各种查找后，得到编译命令：gcc -O2 -Wall -o project project2.c -lpthread -std=c99，虽然很多参数不懂是什么意思，但是编译运行成功了，也就没有深究。

java程序编写上，遇到问题较少，主要是一些基本语言问题，查询后很快解决。

三、实验总结

在这个实验中，通过多线程解决矩阵乘法问题，虽然问题相对简单，但它加深了我对线程的理解：新建、启动、结束以及在什么时候用线程等等。通过这次实验，我也对java、C语言有了一定了了解。通过java、C和C++语言的比较，我觉得java语言的类、对象操作十分简单实用，十分完美。

最后感谢助教、老师的帮助。

附：原代码如下：

pthread

#include "pthread.h"

#include "stdio.h"

#include <stdlib.h>

#define M 3

#define K 2

#define N 3

int A[M][K]={{1,4},{2,5},{3,6}};

int B[K][N]={{8,7,6},{5,4,3}};

int C[M][N];

//存放矩阵某点

struct v

{

int i;

int j;

};

// 计算C矩阵对应位置上的值

void* thread_function(void *arg)

{

struct v *tem=(struct v*) arg;

int row=tem->i;

int col=tem->j;

C[row][col]=0;

for(int t=0;t<K;t++)

{C[row][col]+=A[row][t]*B[t][col];}

pthread_exit((void *)C[row][col]);

}

int main()

{

pthread_t my_thread[M][N];

void* thread_result[M][N];

for(int i=0;i<M;i++){

for(int j=0;j<N;j++){

struct v *data=(struct v*)malloc(sizeof(struct v));

data->i=i;

data->j=j;

//新建线程

pthread_create(&my_thread[i][j],NULL,thread_function,(void*)data);

}

for(int i=0;i<M;i++){

for(int j=0;j<N;j++){

//等待线程结束

pthread_join(my_thread[i][j],(void *) &thread_result[i][j]);

//输出结果

printf(" %d/t", (int)thread_result[i][j]);

}

printf("/n");

}

exit(0);

}

编译及结果：

rongry@ubuntu:~/experiment$ gcc -O2 -Wall -o project project2.c -lpthread -std=c99

rongry@ubuntu:~/experiment$ ./project

28 23 18

41 34 27

54 45 36

java

//实现Runnable接口

public class WorkThread implements Runnable{

private int row;

private int col;

private int [][]A;

private int [][]B;

private int [][]C;

private int k;

public WorkThread(int row,int col,int [][]A,int [][]B,int [][]C,int k){

this.row=row;

this.col=col;

this.k=k;

this.A=A;

this.B=B;

this.C=C;

}

//计算C矩阵对应位置的值

@Override

public void run() {

// TODO Auto-generated method stub

C[row][col]=0;

for(int i=0;i<k;i++){

C[row][col]+=A[row][i]*B[i][col];

}

public class MatrixMultiplication {

final static int M = 3;

final static int K = 2;

final static int N = 3;

public static void main(String args[]) throws java.io.IOException,

InterruptedException {

int[][] A = { { 1, 4 }, { 2, 5 }, { 3, 6 } };

int[][] B = { { 8, 7, 6 }, { 5, 4, 3 } };

int[][] C ;

C=new int[M][N];

Thread[][] T ;

T=new Thread[M][N];

WorkThread[][] W;

W=new WorkThread[M][N];

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

//新建线程并启动

W[i][j] = new WorkThread(i, j, A, B, C, K);

T[i][j] = new Thread(W[i][j]);

T[i][j].start();

}

for (int i = 0; i < M; i++) {

for (int j = 0; j < N; j++) {

//等待线程结束

T[i][j].join();

System.out.print(C[i][j] + "/t");

}

System.out.print("/n");

}

结果：

28 23 18

41 34 27

54 45 36