请帮我用c语言实现以下功能:随机生成一个包含4000个整数的数组,将其按升序排列。在MPI并行环境中使用归并排序算法实现排序,每个进程负责排序一个子数组,然后将所有子数组合并为一个排序数组并输出。
时间: 2023-12-14 21:40:27 浏览: 386
新数据类型的定义-煤矿安全监控系统现状及发展趋势
好的,以下是基于MPI的归并排序算法实现:
```c
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <mpi.h>
#define SIZE 4000
void merge(int array[], int low, int mid, int high)
{
int i, j, k;
int n1 = mid - low + 1;
int n2 = high - mid;
int left[n1], right[n2];
for (i = 0; i < n1; i++)
left[i] = array[low + i];
for (j = 0; j < n2; j++)
right[j] = array[mid + 1 + j];
i = 0;
j = 0;
k = low;
while (i < n1 && j < n2) {
if (left[i] <= right[j]) {
array[k] = left[i];
i++;
}
else {
array[k] = right[j];
j++;
}
k++;
}
while (i < n1) {
array[k] = left[i];
i++;
k++;
}
while (j < n2) {
array[k] = right[j];
j++;
k++;
}
}
void mergeSort(int array[], int low, int high)
{
if (low < high) {
int mid = low + (high - low) / 2;
mergeSort(array, low, mid);
mergeSort(array, mid + 1, high);
merge(array, low, mid, high);
}
}
int main(int argc, char **argv)
{
int arr[SIZE], subarr[SIZE / 4], sorted[SIZE];
int i, j, k;
int rank, nprocs, n, subn;
MPI_Init(&argc, &argv);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &nprocs);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
if (rank == 0) {
for (i = 0; i < SIZE; i++)
arr[i] = rand() % 1000;
}
n = SIZE / nprocs;
MPI_Bcast(arr, SIZE, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Scatter(arr, n, MPI_INT, subarr, n, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
mergeSort(subarr, 0, n - 1);
MPI_Gather(subarr, n, MPI_INT, sorted, n, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);
if (rank == 0) {
int *tmp = (int*)malloc(SIZE * sizeof(int));
for (i = 0; i < nprocs; i++) {
for (j = 0; j < n; j++) {
tmp[i * n + j] = sorted[i + j * nprocs];
}
}
mergeSort(tmp, 0, SIZE - 1);
printf("Sorted array: ");
for (i = 0; i < SIZE; i++)
printf("%d ", tmp[i]);
printf("\n");
free(tmp);
}
MPI_Finalize();
return 0;
}
```
代码解释如下:
1. `merge()` 函数用于合并两个有序数组
2. `mergeSort()` 函数用于排序整个数组,采用分治法,将数组分为两半进行递归排序,然后合并两个有序子数组
3. `main()` 函数中首先生成一个包含4000个元素的数组,然后使用 MPI_Bcast() 将数组广播给所有进程;使用 MPI_Scatter() 将数组划分为若干子数组,每个进程处理一个子数组并进行排序;使用 MPI_Gather() 将所有子数组合并为一个完整的排序数组,并将其发送给进程0;最后在进程0中对所有排序后的子数组进行归并排序,并输出排序结果。
注意:由于每个进程处理的子数组大小为4000/进程数,因此进程数必须是4的倍数。如果进程数不是4的倍数,则需要对原始数组进行填充。
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