使用c++语言编写完整代码,同时使用 MPI+ OpenMP 完成一个并行的图算法:广度优先搜索(BFS)。使用自底向上的方法,数据集来自文件。
时间: 2024-03-02 19:48:57 浏览: 154
好的,下面是一个基本的C++代码实现,使用MPI+OpenMP并行化广度优先搜索算法,采用自底向上的方法。数据集从文件中读取,节点和边的数量比较小,适合做简单的演示。
```c++
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <queue>
#include <vector>
#include <mpi.h>
#include <omp.h>
using namespace std;
const int MAX_NODE = 1000;
const int INF = 0x3f3f3f3f;
vector<int> adj[MAX_NODE];
int dist[MAX_NODE];
bool visited[MAX_NODE];
void bfs(int source, int num_nodes, int num_procs, int rank) {
for (int i = 0; i < num_nodes; i++) {
dist[i] = INF;
visited[i] = false;
}
dist[source] = 0;
visited[source] = true;
queue<int> Q;
Q.push(source);
while (!Q.empty()) {
int u = Q.front();
Q.pop();
if (rank == u % num_procs) {
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < adj[u].size(); i++) {
int v = adj[u][i];
if (!visited[v]) {
visited[v] = true;
dist[v] = dist[u] + 1;
Q.push(v);
}
}
}
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
MPI_Bcast(&visited[0], num_nodes, MPI_C_BOOL, u % num_procs, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Bcast(&dist[0], num_nodes, MPI_INT, u % num_procs, MPI_COMM_WORLD);
}
}
int main(int argc, char** argv) {
int num_procs, rank;
MPI_Init(&argc, &argv);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &num_procs);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &rank);
if (argc != 2) {
if (rank == 0) {
cout << "Usage: ./bfs <input_file>" << endl;
}
MPI_Finalize();
return 0;
}
// 读取数据集
ifstream fin(argv[1]);
int num_nodes, num_edges, source;
fin >> num_nodes >> num_edges >> source;
for (int i = 0; i < num_edges; i++) {
int u, v;
fin >> u >> v;
adj[u].push_back(v);
adj[v].push_back(u);
}
fin.close();
double start_time = MPI_Wtime();
bfs(source, num_nodes, num_procs, rank);
double end_time = MPI_Wtime();
if (rank == 0) {
cout << "Distances from source " << source << ":" << endl;
for (int i = 0; i < num_nodes; i++) {
cout << i << " " << dist[i] << endl;
}
cout << "Elapsed time: " << end_time - start_time << " seconds" << endl;
}
MPI_Finalize();
return 0;
}
```
在这个代码中,我们首先读取一个包含节点和边的数量以及数据集的文件,然后使用MPI+BFS并行化广度优先搜索算法。在算法的主循环中,我们使用OpenMP并行化节点的遍历,使用MPI进行跨进程的数据同步。具体来说,每个进程只处理其余数等于自己rank的节点,遍历完后需要使用MPI_Bcast函数将visited和dist数组广播到其他进程,以保证所有进程都可以正确地更新它们自己的visited和dist数组。最后,我们在进程0中输出结果,并计算算法的运行时间。
需要注意的是,这个代码只是一个简单的示例,还有很多可以优化的地方,比如节点和边的分配、负载均衡、并行效率等等。在实际应用中,还需要针对具体的数据集和硬件环境进行适当的调整和优化。
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