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。要求：将数组A分成p个相等的子数组，其中p为MPI进程数量。 每个MPI进程读取自己负责的子数组A_i。 每个进程对自己的子数组A_i进行排序。 对于每个进程i，将其负责的子数组发送给进程i+1。 进程0从进程p-1接收其负责的子数组，并将所有子数组归并为一个排序数组。 所有MPI进程等待，直到所有进程都完成排序和子数组发送。 将排序后的数组写回主进程，并输出排序后的结果A到文本文件中。 使用MPI的计时语句对程序的运行时间进行计时，并输出程序运行所用时间。

这是一个比较典型的MPI并行排序问题，可以采用归并排序算法，以下是一个可能的实现过程：

1. 初始化MPI环境，获取当前进程号和进程总数。
2. 在进程0中生成包含4000个随机整数的数组A，然后将其分为p个相等的子数组A_i，并将每个A_i发送给对应的进程i。
3. 在每个进程i中，接收并读取自己负责的子数组A_i，对其进行排序。
4. 对于每个进程i，将其负责的子数组A_i发送给进程i+1，直到进程p-1。
5. 进程0从进程p-1接收其负责的子数组，并将所有子数组归并为一个排序数组B。
6. 所有MPI进程等待，直到所有进程都完成排序和子数组发送。
7. 在每个进程i中，将排序后的子数组A_i发送回进程0，并输出排序后的结果到文本文件中。
8. 进程0接收所有子数组A_i，并将其归并为一个排序数组C，然后将C写回主进程，并输出排序后的结果到文本文件中。
9. 结束MPI环境，输出程序运行所用时间。

以下是可能的代码实现：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <mpi.h>

#define N 4000 // 数组大小

void merge(int *a, int l, int m, int r) {
    int i, j, k;
    int n1 = m - l + 1;
    int n2 = r - m;
    int L[n1], R[n2];
    for (i = 0; i < n1; i++)
        L[i] = a[l + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        R[j] = a[m + 1 + j];
    i = 0;
    j = 0;
    k = l;
    while (i < n1 && j < n2) {
        if (L[i] <= R[j]) {
            a[k] = L[i];
            i++;
        }
        else {
            a[k] = R[j];
            j++;
        }
        k++;
    }
    while (i < n1) {
        a[k] = L[i];
        i++;
        k++;
    }
    while (j < n2) {
        a[k] = R[j];
        j++;
        k++;
    }
}

void mergeSort(int *a, int l, int r) {
    if (l < r) {
        int m = l + (r - l) / 2;
        mergeSort(a, l, m);
        mergeSort(a, m + 1, r);
        merge(a, l, m, r);
    }
}

int main(int argc, char *argv[]) {
    int rank, size, p, i;
    MPI_File fh;
    MPI_Status status;

    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size);

    p = N / size; // 每个进程负责的子数组大小

    int *A = (int*)malloc(N * sizeof(int));
    int *A_i = (int*)malloc(p * sizeof(int));
    int *B = (int*)malloc(N * sizeof(int));
    int *C = NULL;

    if (rank == 0) {
        // 生成随机数组A
        srand(time(NULL));
        for (i = 0; i < N; i++)
            A[i] = rand() % 100;
        // 将A分为p个相等的子数组A_i，并发送给对应的进程
        for (i = 1; i < size; i++)
            MPI_Send(&A[i*p], p, MPI_INT, i, 0, MPI_COMM_WORLD);
        for (i = 0; i < p; i++)
            A_i[i] = A[i];
    }
    else {
        // 接收并读取自己负责的子数组A_i
        MPI_Recv(A_i, p, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
    }

    // 对A_i进行排序
    mergeSort(A_i, 0, p - 1);

    // 将A_i发送给进程i+1，直到进程p-1
    for (i = 0; i < size - 1; i++) {
        if (rank == i) {
            MPI_Send(A_i, p, MPI_INT, i + 1, 0, MPI_COMM_WORLD);
        }
        if (rank == i + 1) {
            MPI_Recv(&A_i[p], p, MPI_INT, i, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
            merge(A_i, 0, p - 1, 2 * p - 1);
        }
    }

    // 进程0从进程p-1接收其负责的子数组，并将所有子数组归并为一个排序数组B
    if (rank == size - 1) {
        MPI_Send(A_i, p, MPI_INT, 0, 0, MPI_COMM_WORLD);
    }
    if (rank == 0) {
        MPI_Recv(&B[(size - 1) * p], p, MPI_INT, size - 1, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
        for (i = 1; i < size; i++) {
            MPI_Recv(&B[i*p], p, MPI_INT, i, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);
            merge(B, 0, (i - 1)*p - 1, i*p - 1);
        }
    }

    // 在每个进程i中，将排序后的子数组A_i发送回进程0，并输出排序后的结果到文本文件中
    MPI_File_open(MPI_COMM_WORLD, "output.txt", MPI_MODE_CREATE | MPI_MODE_WRONLY, MPI_INFO_NULL, &fh);
    MPI_File_seek(fh, rank*p*sizeof(int), MPI_SEEK_SET);
    MPI_File_write(fh, A_i, p, MPI_INT, &status);
    MPI_File_close(&fh);

    // 进程0接收所有子数组A_i，并将其归并为一个排序数组C，然后将C写回主进程，并输出排序后的结果到文本文件中
    if (rank == 0) {
        C = (int*)malloc(N * sizeof(int));
        MPI_File_open(MPI_COMM_SELF, "output.txt", MPI_MODE_RDONLY, MPI_INFO_NULL, &fh);
        MPI_File_read(fh, C, N, MPI_INT, &status);
        MPI_File_close(&fh);
        mergeSort(C, 0, N - 1);
        MPI_File_open(MPI_COMM_SELF, "output.txt", MPI_MODE_WRONLY, MPI_INFO_NULL, &fh);
        MPI_File_write(fh, C, N, MPI_INT, &status);
        MPI_File_close(&fh);
        free(C);
    }

    free(A);
    free(A_i);
    free(B);

    MPI_Finalize();

    return 0;
}