解决memory bound算法的一些建议

1、分析算法流程,分析算法中的某些中间是否有能够合并的操作,比如对于图像先进行下采样,然后再上采样存储到原始中,类似这种的操作都可以合并操作,直接在进行下采样之后不需要另外存储图像,直接进行上采样,这样就可以合并操作,减少内存的来回读写操作。

2、利用pthreadaffinity功能,算法的主要线程均匀affinity到主要的处理器核上;不使用CPU自主分配,自主控制线程的处理方式。

3、一般情况下,memory的分配都是使用malloc,可以替换malloc,利用MMAP分配page连续的内存来减少page fault,从而提高memory的效率。

example:

pThread affinity:

      https://stackoverflow.com/questions/24645880/set-cpu-affinity-when-create-a-thread

unsigned long mask; /* processor number */

for(i = 0; i < pMgr->iThreadNumber; i++)
{
   mask = i;
   if (sched_setaffinity(0, sizeof(mask), &mask) <0) {
    printf("sched_setaffinity");
   }
      do some operations;

}

MMAP:

 http://blog.youkuaiyun.com/oktears/article/details/39610805

samples:

      void* result = __mmap2(addr, size, prot, flags, fd, offset);

int rc = madvise(result, size, MADV_HUGEPAGE);




### 和声搜索算法 (Harmony Search, HS) 的实现原理 和声搜索算法是一种基于音乐创作过程的元启发式优化算法。其核心思想来源于音乐家即兴演奏时寻找最佳和弦的过程。 #### 初始化阶段 设置算法参数,包括和谐记忆库大小(HMS)、和谐记忆考虑率(HMCR)、音调调整概率(PAR),以及搜索空间的上下界等。通过随机生成的方式构建初始和谐记忆库[^1]。 #### 核心数据结构——和谐记忆库 和谐记忆库是该算法的关键部分,用于存储当前最优解集合。它类似于遗传算法中的种群概念,其中每个解向量表示一个潜在的解决方案[^2]。 #### 新和声生成机制 新和声可以通过三种方式生成: 1. **从和谐记忆库中选择**:依据和谐记忆考虑率(HMCR)决定是否从现有和谐记忆库中选取值。 2. **随机选择**:如果未满足和谐记忆考虑率,则从定义域范围内随机生成值。 3. **音调调整**:对于已选中的值,按照一定的概率(PAR)对其进行微小扰动以探索更优解。 #### 更新和谐记忆库 每次迭代后,评估新生成和声的质量并将其与和谐记忆库中最差解比较。若优于最差解,则替换之;否则保留原状。 以下是 Python 中的一个简单实现示例: ```python import random import numpy as np def objective_function(x): """目标函数""" return sum([xi ** 2 for xi in x]) def initialize_harmony_memory(hms, dim, lower_bound, upper_bound): """初始化和谐记忆库""" harmony_memory = [] for _ in range(hms): solution = [random.uniform(lower_bound[i], upper_bound[i]) for i in range(dim)] harmony_memory.append(solution) return harmony_memory def generate_new_harmony(hmcr, par, harmony_memory, lower_bound, upper_bound, dim): """生成新的和声""" new_harmony = [] for d in range(dim): if random.random() < hmcr: value = harmony_memory[random.randint(0, len(harmony_memory)-1)][d] if random.random() < par: value += random.gauss(0, 1e-3) * abs(upper_bound[d]-lower_bound[d]) value = max(min(value, upper_bound[d]), lower_bound[d]) else: value = random.uniform(lower_bound[d], upper_bound[d]) new_harmony.append(value) return new_harmony def update_harmony_memory(new_harmony, harmony_memory, fitness_func): """更新和谐记忆库""" worst_fitness = float('inf') worst_index = -1 for idx, sol in enumerate(harmony_memory): fit_val = fitness_func(sol) if fit_val < worst_fitness: continue elif fit_val > worst_fitness: worst_fitness = fit_val worst_index = idx current_fit = fitness_func(new_harmony) if current_fit < worst_fitness: harmony_memory[worst_index] = new_harmony[:] return harmony_memory # 参数设定 hms = 5 # 和谐记忆库大小 hmcr = 0.8 # 和谐记忆考虑率 par = 0.3 # 音调调整概率 dim = 2 # 解维度 max_iter = 100 # 迭代次数 lower_bound = [-10, -10] upper_bound = [10, 10] harmony_memory = initialize_harmony_memory(hms, dim, lower_bound, upper_bound) for iteration in range(max_iter): new_harmony = generate_new_harmony(hmcr, par, harmony_memory, lower_bound, upper_bound, dim) harmony_memory = update_harmony_memory(new_harmony, harmony_memory, objective_function) best_solution = min(harmony_memory, key=lambda x: objective_function(x)) print(f"Best Solution Found: {best_solution}, Objective Value: {objective_function(best_solution)}") ``` 此代码展示了如何利用和声搜索算法解决简单的多维优化问题[^4]。 ### §相关问题§ 1. 如何调节 HMS、HMCR 和 PAR 参数来提升 HS 算法性能? 2. 在实际工程应用中,HS 算法适合哪些类型的优化场景? 3. 对比其他进化计算方法(如 GA 或 PSO),HS 算法有哪些优势与劣势? 4. 如果将 HS 应用于路径规划问题,应该如何修改上述代码框架? 5. 能否结合 SM2 椭圆曲线公钥密码学特性改进 HS 算法的安全性[^3]?
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