POSIX 线程池实现快速排序c++

以下是一个使用 POSIX 线程池实现快速排序的 C 代码示例：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <pthread.h>

#define MAX_THREADS 4

typedef struct {
    int *arr;
    int left;
    int right;
} quicksort_args;

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

int partition(int *arr, int left, int right) {
    int pivot = arr[right];
    int i = left - 1;
    for (int j = left; j < right; j++) {
        if (arr[j] <= pivot) {
            i++;
            swap(&arr[i], &arr[j]);
        }
    }
    swap(&arr[i + 1], &arr[right]);
    return i + 1;
}

void quicksort(int *arr, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int pivot = partition(arr, left, right);
        quicksort(arr, left, pivot - 1);
        quicksort(arr, pivot + 1, right);
    }
}

void *quicksort_thread(void *args) {
    quicksort_args *q_args = (quicksort_args *) args;
    quicksort(q_args->arr, q_args->left, q_args->right);
    return NULL;
}

void merge(int *arr, int left, int mid, int right) {
    int *temp = (int *) malloc((right - left + 1) * sizeof(int));
    int i = left, j = mid + 1, k = 0;
    while (i <= mid && j <= right) {
        if (arr[i] <= arr[j]) {
            temp[k++] = arr[i++];
        } else {
            temp[k++] = arr[j++];
        }
    }
    while (i <= mid) {
        temp[k++] = arr[i++];
    }
    while (j <= right) {
        temp[k++] = arr[j++];
    }
    for (i = left, k = 0; i <= right; i++, k++) {
        arr[i] = temp[k];
    }
    free(temp);
}

void parallel_quicksort(int *arr, int left, int right) {
    if (left < right) {
        if (right - left + 1 <= 10000) {
            quicksort(arr, left, right);
        } else {
            int mid = partition(arr, left, right);
            pthread_t threads[MAX_THREADS];
            quicksort_args args[MAX_THREADS];
            int num_threads = 0;
            if (num_threads < MAX_THREADS - 1) {
                args[num_threads].arr = arr;
                args[num_threads].left = left;
                args[num_threads].right = mid - 1;
                pthread_create(&threads[num_threads], NULL, quicksort_thread, &args[num_threads]);
                num_threads++;
            } else {
                quicksort(arr, left, mid - 1);
            }
            if (num_threads < MAX_THREADS - 1) {
                args[num_threads].arr = arr;
                args[num_threads].left = mid + 1;
                args[num_threads].right = right;
                pthread_create(&threads[num_threads], NULL, quicksort_thread, &args[num_threads]);
                num_threads++;
            } else {
                quicksort(arr, mid + 1, right);
            }
            for (int i = 0; i < num_threads; i++) {
                pthread_join(threads[i], NULL);
            }
            merge(arr, left, mid, right);
        }
    }
}

int main() {
    int arr[] = {7, 2, 1, 6, 8, 5, 3, 4};
    int n = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]);
    parallel_quicksort(arr, 0, n - 1);
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%d ", arr[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

这个程序使用了两个函数来实现快速排序。 `quicksort` 函数是一个递归函数，它将输入数组分成两个子数组，然后继续对每个子数组递归调用 `quicksort` 函数，直到子数组只包含一个元素。

`parallel_quicksort` 函数是一个带有线程池的版本，它首先检查数组的大小是否小于等于 10000，如果是，则直接调用 `quicksort` 函数进行串行排序。否则，它使用 `partition` 函数将数组分成两个子数组，并将每个子数组提交给线程池中的线程。如果线程池已满，则将子数组传递给 `quicksort` 函数进行串行排序。一旦所有线程完成排序，它将两个排序的子数组合并为一个。

在这个程序中，线程池的大小被定义为 `MAX_THREADS`，可以通过更改该常量来调整线程池的大小。注意，线程池的大小应该与计算机的处理器数量相匹配，以获得最佳的性能。