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。

以下是一个基于MPI的归并排序算法的示例代码：

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

void merge(int* arr, int start, int mid, int end) {
    int i, j, k;
    int n1 = mid - start + 1;
    int n2 = end - mid;

    int* left = (int*)malloc(n1 * sizeof(int));
    int* right = (int*)malloc(n2 * sizeof(int));

    for (i = 0; i < n1; i++)
        left[i] = arr[start + i];
    for (j = 0; j < n2; j++)
        right[j] = arr[mid + 1 + j];

    i = 0;
    j = 0;
    k = start;

    while (i < n1 && j < n2) {
        if (left[i] <= right[j]) {
            arr[k] = left[i];
            i++;
        }
        else {
            arr[k] = right[j];
            j++;
        }
        k++;
    }

    while (i < n1) {
        arr[k] = left[i];
        i++;
        k++;
    }

    while (j < n2) {
        arr[k] = right[j];
        j++;
        k++;
    }

    free(left);
    free(right);
}

void merge_sort(int* arr, int start, int end) {
    if (start < end) {
        int mid = start + (end - start) / 2;

        merge_sort(arr, start, mid);
        merge_sort(arr, mid + 1, end);

        merge(arr, start, mid, end);
    }
}

int main(int argc, char* argv[]) {
    int size, rank;
    int* arr;
    int* sub_arr;
    int sub_size;
    int i;

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

    if (rank == 0) {
        arr = (int*)malloc(4000 * sizeof(int));
        for (i = 0; i < 4000; i++) {
            arr[i] = rand() % 10000;
        }
    }

    sub_size = 4000 / size;
    sub_arr = (int*)malloc(sub_size * sizeof(int));

    MPI_Scatter(arr, sub_size, MPI_INT, sub_arr, sub_size, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);

    merge_sort(sub_arr, 0, sub_size - 1);

    MPI_Gather(sub_arr, sub_size, MPI_INT, arr, sub_size, MPI_INT, 0, MPI_COMM_WORLD);

    if (rank == 0) {
        merge_sort(arr, 0, 3999);
        printf("Sorted array:\n");
        for (i = 0; i < 4000; i++) {
            printf("%d ", arr[i]);
        }
        printf("\n");
        free(arr);
    }

    free(sub_arr);
    MPI_Finalize();
    return 0;
}

该程序首先在主进程中生成包含4000个随机整数的数组。然后，将该数组分成大小相等的子数组，并将它们分发给MPI进程。每个进程将负责对其分配的子数组进行归并排序。最后，所有子数组将合并为一个排序数组，并在主进程中输出。