用MPI编程的方式实现Jacobi叠代求解拉普拉斯方程,程序输入矩阵为16*16的方阵,边缘元素均为8,中间元素均为0,算法迭代次数为10次

时间: 2024-02-12 14:02:30 浏览: 69
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jacobi.rar_Jacobi迭代算法_jacobi迭代_迭代算法

好的,我会尽力回答你的问题。下面是一个用MPI编程的方式实现Jacobi叠代求解拉普拉斯方程的代码,此代码可以在16个进程上运行: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <mpi.h> #define N 16 #define MAX_ITER 10 int main(int argc, char **argv) { int size, rank, i, j, iter; double u[N][N], u_old[N][N], u_new[N][N]; double h = 1.0 / (N + 1); MPI_Status status; // Initialize MPI MPI_Init(&argc, &argv); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank); // Initialize the matrices for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { u_old[i][j] = u[i][j] = u_new[i][j] = 0.0; if (i == 0 || j == 0 || i == N - 1 || j == N - 1) { u_old[i][j] = u[i][j] = u_new[i][j] = 8.0; } } } // Distribute the work among the processes int rows_per_proc = N / size; int start_row = rank * rows_per_proc; int end_row = start_row + rows_per_proc; if (rank == size - 1) { end_row = N; } // Jacobi iteration for (iter = 0; iter < MAX_ITER; iter++) { // Exchange boundary values with neighboring processes if (rank > 0) { MPI_Sendrecv(&u_old[start_row][0], N, MPI_DOUBLE, rank - 1, 0, &u_old[start_row - 1][0], N, MPI_DOUBLE, rank - 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status); } if (rank < size - 1) { MPI_Sendrecv(&u_old[end_row - 1][0], N, MPI_DOUBLE, rank + 1, 0, &u_old[end_row][0], N, MPI_DOUBLE, rank + 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status); } // Compute new values for interior points for (i = start_row + 1; i < end_row - 1; i++) { for (j = 1; j < N - 1; j++) { u_new[i][j] = 0.25 * (u_old[i - 1][j] + u_old[i + 1][j] + u_old[i][j - 1] + u_old[i][j + 1]); } } // Copy new values to old values for (i = start_row; i < end_row; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { u_old[i][j] = u_new[i][j]; } } } // Gather results from all processes if (rank == 0) { for (i = 0; i < rows_per_proc; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { u[i][j] = u_old[i][j]; } } for (i = 1; i < size; i++) { MPI_Recv(&u[start_row][0], rows_per_proc * N, MPI_DOUBLE, i, 0, MPI_COMM_WORLD, &status); start_row = i * rows_per_proc; for (j = start_row; j < start_row + rows_per_proc; j++) { for (int k = 0; k < N; k++) { u[j][k] = u_old[j][k]; } } } } else { MPI_Send(&u_old[start_row][0], rows_per_proc * N, MPI_DOUBLE, 0, 0, MPI_COMM_WORLD); } // Print the final matrix if (rank == 0) { printf("Final matrix:\n"); for (i = 0; i < N; i++) { for (j = 0; j < N; j++) { printf("%f ", u[i][j]); } printf("\n"); } } // Finalize MPI MPI_Finalize(); return 0; } ``` 在这个代码中,我们使用MPI实现了一个分布式的Jacobi迭代算法来解决一个16x16的拉普拉斯方程。每个进程计算一部分矩阵,并交换边界值以确保所有进程之间的一致性。最终,我们将结果从所有进程中收集到主进程,并打印出最终的矩阵。 希望这个代码能够帮到你!如果你有其他问题,欢迎随时提问。
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