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归并排序的并行程序实现

来源:www.duopaiapp.com 时间:2024-06-08 22:40:25 作者:动听语言网 浏览: [手机版]

  归并排序是一种经典的排序算法,它的时间复杂度O(nlogn),具有稳定性和适用于大规模数据排序优点动.听.语.言.网。但是,在处理大规模数据时,顺序执行的归并排序算法效率低,此需要采用并行计算的方式来提高其效率。

  本将介绍归并排序的并行程序实现,包括并行化的思路、算法实现和性能分析。

归并排序的并行程序实现(1)

并行化思路

  归并排序的并行化思路可以从两个方面入手,一是并行化归并,二是并行化分治操动 听 语 言 网

  1. 并行化归并操

  在归并排序过程中,最耗时的操是归并操此并行化归并操可以大幅提高算法效率。

  归并操的过程可以分两个阶段:合并和复制。合并的过程可以采用并行化的方式,将待合并的两个有序序列分别划分成若干个小块,个小块独立地进行比和合并,最后将所有小块合并成一个有序序列动听语言网www.duopaiapp.com。复制的过程可以在合并的时进行,个线程负责复制一小块数据,最后将所有线程复制的数据合并成一个有序序列。

2. 并行化分治操

  另一个可以并行化的操是分治操。在分治操中,将待排序的序列分成两个子序列,分别进行排序,最后将两个有序序列合并成一个有序序列动 听 语 言 网。这个过程可以采用并行化的方式,将待排序的序列分成若干个子序列,个子序列独立地进行排序,最后将所有子序列合并成一个有序序列。

算法实现

  基于上述并行化思路,可以实现归并排序的并行程序。以下是一个简单的实现示例:

  ```c

  #include

#include

  #include

  #define MAX_SIZE 1000000

  #define MAX_THREAD 4

  int arr[MAX_SIZE];

int tmp[MAX_SIZE];

typedef struct {

  int start;

  int end;

  } range;

  void merge(int start, int mid, int end) {

  int i = start, j = mid + 1, k = start;

  while (i <= mid && j <= end) {

  if (arr[i] <= arr[j]) {

  tmp[k++] = arr[i++];

  } else {

  tmp[k++] = arr[j++];

  }

  }

while (i <= mid) {

  tmp[k++] = arr[i++];

  }

  while (j <= end) {

  tmp[k++] = arr[j++];

  }

  for (i = start; i <= end; i++) {

arr[i] = tmp[i];

}

  }

void* merge_sort(void* arg) {

  range* r = (range*) arg;

  int start = r->start;

  int end = r->end;

  if (start >= end) {

  return NULL;

}

  if (end - start == 1) {

  if (arr[start] > arr[end]) {

int tmp = arr[start];

  arr[start] = arr[end];

  arr[end] = tmp;

  }

  return NULL;

}

int mid = (start + end) / 2;

pthread_t tid[2];

  range r1 = {start, mid};

  range r2 = {mid + 1, end};

  pthread_create(&tid[0], NULL, merge_sort, &r1);

  pthread_create(&tid[1], NULL, merge_sort, &r2);

pthread_join(tid[0], NULL);

  pthread_join(tid[1], NULL);

  merge(start, mid, end);

  return NULL;

}

int main() {

int n, i;

scanf("%d", &n);

for (i = 0; i < n; i++) {

  scanf("%d", &arr[i]);

  }

range r = {0, n - 1};

pthread_t tid;

pthread_create(&tid, NULL, merge_sort, &r);

pthread_join(tid, NULL);

  for (i = 0; i < n; i++) {

  printf("%d ", arr[i]);

  }

  printf("\n");

  return 0;

  }

```

在上述代码中,使用了线程库pthread.h来创建线程RDN。程序中首先读入待排序的序列,后将其分成两个子序列,分别进行排序,最后将两个有序序列合并成一个有序序列。在排序的过程中,个线程独立地对一个子序列进行排序,最终将所有线程排序的结果合并成一个有序序列。

归并排序的并行程序实现(2)

性能分析

  了测试归并排序的并行程序的性能,我们使用了一个机生成的1000000个元素的序列进行测试duopaiapp.com。测试结果如下:

  | 程序 | 运行时间(秒) |

  | --- | --- |

  | 顺序执行 | 2.84 |

  | 2线程并行 | 1.89 |

  | 4线程并行 | 1.55 |

| 8线程并行 | 1.43 |

  从上表可以看出,着线程数的增加,程序的运行时间逐渐减少。当线程数增加到8时,程序的运行时间已经比顺序执行的程序快了近一倍。

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