快速排序线程池linux

快速排序是一种常用的排序算法，而线程池则是一种常用的并发处理技术。在 Linux 系统下，可以使用 pthread 库来实现线程池，具体步骤如下：

1. 定义任务结构体，包括任务函数指针和参数。

2. 定义线程池结构体，包括任务队列、线程数组、互斥锁、条件变量等。

3. 初始化线程池，包括创建线程数组、初始化互斥锁和条件变量、启动线程。

4. 往任务队列中添加任务，需要加锁操作。

5. 线程从任务队列中取出任务执行，如果任务队列为空则等待条件变量。

6. 任务执行完毕后，需要通知主线程更新条件变量。

7. 销毁线程池，包括等待所有任务执行完毕、销毁互斥锁和条件变量、释放线程数组等。

在快速排序中，可以采用分治思想，将大问题划分为子问题，然后使用线程池处理子问题。具体实现可以将快速排序的递归过程转化为往任务队列中添加任务，并在任务执行时继续拆分子问题，直到问题规模足够小才进行排序。这样做可以充分利用多核 CPU 的优势，提高排序效率。

相关问题

linux线程池实现快速排序

下面是一个简单的基于Linux线程池的快速排序实现：

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

#define THREAD_MAX 8
#define MAX 1000

int array[MAX];
int count = 0;

pthread_mutex_t mutex;

typedef struct {
    int left;
    int right;
} task_t;

typedef struct {
    task_t *tasks;
    int count;
    int head;
    int tail;
    pthread_mutex_t mutex;
    pthread_cond_t cond;
} task_queue_t;

task_queue_t task_queue;

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

int partition(int *array, int left, int right) {
    int pivot = array[right];
    int i = left - 1;

    for (int j = left; j < right; j++) {
        if (array[j] < pivot) {
            i++;
            swap(&array[i], &array[j]);
        }
    }

    swap(&array[i + 1], &array[right]);

    return i + 1;
}

void quick_sort(int *array, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int pivot_index = partition(array, left, right);
        quick_sort(array, left, pivot_index - 1);
        quick_sort(array, pivot_index + 1, right);
    }
}

void *worker_thread(void *arg) {
    task_t task;
    while (1) {
        pthread_mutex_lock(&task_queue.mutex);

        while (task_queue.count == 0) {
            pthread_cond_wait(&task_queue.cond, &task_queue.mutex);
        }

        task = task_queue.tasks[task_queue.head];
        task_queue.head = (task_queue.head + 1) % MAX;
        task_queue.count--;

        pthread_mutex_unlock(&task_queue.mutex);

        quick_sort(array, task.left, task.right);

        pthread_mutex_lock(&mutex);
        count++;
        pthread_mutex_unlock(&mutex);
    }

    return NULL;
}

void submit_task(task_t task) {
    pthread_mutex_lock(&task_queue.mutex);

    while (task_queue.count == MAX) {
        pthread_cond_wait(&task_queue.cond, &task_queue.mutex);
    }

    task_queue.tasks[task_queue.tail] = task;
    task_queue.tail = (task_queue.tail + 1) % MAX;
    task_queue.count++;

    pthread_cond_signal(&task_queue.cond);

    pthread_mutex_unlock(&task_queue.mutex);
}

int main() {
    pthread_t threads[THREAD_MAX];
    task_t task;

    pthread_mutex_init(&mutex, NULL);

    task_queue.tasks = malloc(sizeof(task_t) * MAX);
    task_queue.count = 0;
    task_queue.head = 0;
    task_queue.tail = 0;
    pthread_mutex_init(&task_queue.mutex, NULL);
    pthread_cond_init(&task_queue.cond, NULL);

    for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++) {
        pthread_create(&threads[i], NULL, worker_thread, NULL);
    }

    for (int i = 0; i < MAX; i += 100) {
        task.left = i;
        task.right = i + 99;
        submit_task(task);
    }

    while (count < MAX / 100) {
        // wait for all tasks to complete
    }

    for (int i = 0; i < MAX; i++) {
        printf("%d ", array[i]);
    }

    return 0;
}

该代码首先定义了一个 `task_t` 结构体，用于存储每个快速排序任务的左右边界。然后定义了一个任务队列 `task_queue_t`，用于存储所有待处理的任务。该队列包含一个 `tasks` 数组，用于存储所有任务，`count` 属性表示队列中当前的任务数，`head` 和 `tail` 属性表示队列头和尾的位置，`mutex` 和 `cond` 属性分别用于线程同步。定义了一个 `submit_task` 函数，用于将任务提交到任务队列中。

然后创建多个工作线程，每个工作线程不断从任务队列中获取任务，执行快速排序。每当一个任务完成时，使用互斥锁 `mutex` 统计完成的任务数。主线程循环等待所有任务完成，最后输出排序后的结果。

该代码中使用了互斥锁和条件变量来实现线程同步，保证任务队列的并发访问安全。同时使用了 Linux 系统的线程池来管理工作线程，避免了手动创建和销毁线程的复杂性。

linux 线程池实现快速排序c++

以下是一个简单的基于线程池的快速排序实现，使用了 pthread 库和 C++11 的标准库：

#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <thread>
#include <mutex>
#include <condition_variable>

std::mutex mtx;
std::condition_variable cv;
std::queue<std::function<void()>> tasks;
std::vector<std::thread> threads;

void sort(std::vector<int>& v, int left, int right) {
    if (left < right) {
        int pivot = v[left];
        int i = left + 1;
        int j = right;
        while (i <= j) {
            if (v[i] <= pivot) {
                ++i;
            } else if (v[j] > pivot) {
                --j;
            } else {
                std::swap(v[i], v[j]);
            }
        }
        std::swap(v[left], v[j]);
        sort(v, left, j - 1);
        sort(v, j + 1, right);
    }
}

void worker() {
    while (true) {
        std::function<void()> task;
        {
            std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
            cv.wait(lock, []{ return !tasks.empty(); });
            task = tasks.front();
            tasks.pop();
        }
        task();
    }
}

int main() {
    const int num_threads = 4;
    for (int i = 0; i < num_threads; ++i) {
        threads.emplace_back(worker);
    }

    std::vector<int> v = {4, 6, 2, 8, 5, 7, 1, 9, 3};
    int n = v.size();
    std::function<void()> task = [&]{
        sort(v, 0, n - 1);
    };
    {
        std::unique_lock<std::mutex> lock(mtx);
        tasks.emplace(task);
    }
    cv.notify_one();

    for (auto& t : threads) {
        t.join();
    }

    for (int x : v) {
        std::cout << x << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    return 0;
}

该程序中，我们首先定义了一个线程池，使用了一个条件变量 cv 和一个互斥锁 mtx 来实现线程间的同步和通信。

然后定义了一个 worker 函数，该函数会不断从任务队列中取出任务并执行，直到程序结束。

在主函数中，我们创建了 num_threads 个线程，并将它们的执行函数设置为 worker。然后创建了一个需要排序的数组 v，并定义了一个任务 task，该任务将对数组进行快速排序。

接着，我们将任务加入到任务队列中，并使用条件变量 cv 来通知一个线程可以开始执行任务了。由于我们只有一个任务，因此只需要通知一个线程即可。

最后，我们等待所有线程执行完毕，输出排序后的数组。

注意这里的实现使用了 C++11 的标准库，如果你使用的是 C 语言，可以使用类似的 POSIX 线程库来实现。