pthread 线程池实现快速排序并计时 c++

时间: 2023-09-18 09:12:40 浏览: 43
下面是使用pthread线程池实现快速排序并计时的C代码: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <pthread.h> #include <sys/time.h> #define THREAD_NUM 8 #define ARRAY_SIZE 10000000 typedef struct { int *arr; int left; int right; } quicksort_args_t; typedef struct { quicksort_args_t *args; pthread_t thread; } worker_t; typedef struct { worker_t *workers; int worker_num; pthread_mutex_t mutex; pthread_cond_t cond; int task_count; int task_index; int done; } thread_pool_t; void init_thread_pool(thread_pool_t *pool, int worker_num); void submit_task(thread_pool_t *pool, quicksort_args_t *args); void join_thread_pool(thread_pool_t *pool); void *worker(void *args); void quicksort(int *arr, int left, int right); int partition(int *arr, int left, int right); void swap(int *a, int *b); void print_array(int *arr, int size); double get_time(); int main() { int *arr = (int *)malloc(ARRAY_SIZE * sizeof(int)); for (int i = 0; i < ARRAY_SIZE; i++) { arr[i] = rand() % 1000000; } double start_time = get_time(); thread_pool_t pool; init_thread_pool(&pool, THREAD_NUM); quicksort_args_t args = { .arr = arr, .left = 0, .right = ARRAY_SIZE - 1 }; submit_task(&pool, &args); join_thread_pool(&pool); double end_time = get_time(); printf("Sorted array:\n"); print_array(arr, ARRAY_SIZE); printf("Time elapsed: %f seconds\n", end_time - start_time); free(arr); return 0; } void init_thread_pool(thread_pool_t *pool, int worker_num) { pool->worker_num = worker_num; pool->workers = (worker_t *)malloc(worker_num * sizeof(worker_t)); pool->task_count = 0; pool->task_index = 0; pool->done = 0; pthread_mutex_init(&pool->mutex, NULL); pthread_cond_init(&pool->cond, NULL); for (int i = 0; i < worker_num; i++) { pool->workers[i].args = NULL; pthread_create(&pool->workers[i].thread, NULL, worker, pool); } } void submit_task(thread_pool_t *pool, quicksort_args_t *args) { pthread_mutex_lock(&pool->mutex); pool->task_count++; pool->workers[pool->task_index].args = args; pool->task_index = (pool->task_index + 1) % pool->worker_num; pthread_cond_signal(&pool->cond); pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); } void join_thread_pool(thread_pool_t *pool) { pthread_mutex_lock(&pool->mutex); while (pool->done == 0) { pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->mutex); } pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); } void *worker(void *args) { thread_pool_t *pool = (thread_pool_t *)args; while (1) { pthread_mutex_lock(&pool->mutex); while (pool->task_count == 0 && pool->done == 0) { pthread_cond_wait(&pool->cond, &pool->mutex); } if (pool->done == 1) { pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); break; } quicksort_args_t *task_args = pool->workers[pool->task_index].args; pool->task_index = (pool->task_index + 1) % pool->worker_num; pool->task_count--; pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); quicksort(task_args->arr, task_args->left, task_args->right); free(task_args); if (pool->task_count == 0) { pthread_mutex_lock(&pool->mutex); if (pool->task_count == 0) { pool->done = 1; pthread_cond_signal(&pool->cond); } pthread_mutex_unlock(&pool->mutex); } } return NULL; } void quicksort(int *arr, int left, int right) { if (left >= right) { return; } int pivot = partition(arr, left, right); quicksort(arr, left, pivot - 1); quicksort(arr, pivot + 1, right); } 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 swap(int *a, int *b) { int temp = *a; *a = *b; *b = temp; } void print_array(int *arr, int size) { for (int i = 0; i < size; i++) { printf("%d ", arr[i]); } printf("\n"); } double get_time() { struct timeval tv; gettimeofday(&tv, NULL); return (double)tv.tv_sec + (double)tv.tv_usec / 1000000.0; } ``` 首先在`init_thread_pool`函数中初始化线程池,创建`worker_num`个线程,并将其保存在`pool->workers`数组中。每个线程将执行`worker`函数。 在`submit_task`函数中,我们将任务加入到线程池中。我们使用一个循环数组来记录每个线程的任务,每次调用`submit_task`时,我们将任务保存在下一个线程的任务数组中。`task_count`变量记录了任务数目,`task_index`变量记录了下一个将要保存任务的线程的索引。 在`join_thread_pool`函数中,我们等待所有线程完成任务。`done`变量表示线程池的所有任务是否已经完成。 `worker`函数是每个线程执行的函数。它使用`pthread_cond_wait`函数等待任务,直到线程池中有任务可以执行。然后它获取下一个任务,执行任务,并释放任务的内存。当线程池中没有任务时,它会等待一个信号,直到有新的任务进入线程池或者线程池的所有任务都已经完成。 `quicksort`和`partition`函数是快速排序的实现。`swap`函数用于交换数组中的两个元素。 `print_array`函数用于打印数组。 `get_time`函数用于获取当前时间,用于计算排序的时间。 我们可以在`main`函数中调用`init_thread_pool`函数初始化线程池,创建一个包含`ARRAY_SIZE`个元素的随机整数数组,并将其传递给`quicksort`函数。然后我们调用`submit_task`函数将任务提交到线程池中,并调用`join_thread_pool`函数等待线程池中的所有任务完成。最后我们打印排序后的数组,并计算排序所花费的时间。

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