并行计算实现角谷猜想

"实验四 并行计算的综合设计 - 角谷猜想" 在这个实验中，主要涉及了并行计算的概念，使用了Message Passing Interface (MPI) 库来实现多进程间的通信与协作，目的是解决著名的数学问题——角谷猜想。角谷猜想是由日本数学家角谷静夫提出的一个未解问题，它表明对于任意一个正整数，经过有限次运算后，最终都会达到1。这个猜想至今未被证明或否定。 代码中首先包含了`#include<stdio.h>`和`#include<mpi.h>`，分别用于标准输入输出和MPI库的功能调用。`main`函数是程序的入口，其中`int argc, char** argv`用于接收命令行参数。 `MPI_Init(&argc, &argv)`初始化MPI环境，这是所有MPI程序的起点。接着，`MPI_Comm_size(comm, &size)`获取整个通信世界（进程集合）中的进程总数，而`MPI_Comm_rank(comm, &rank)`则获取当前进程的编号。`MPI_Get_processor_name(Processorname, &name_len)`用于获取运行进程的处理器名称，以便输出调试信息。 `sscanf(argv[1], "%lld", &n)`从命令行参数中读取需要测试的正整数`n`，然后根据进程总数`size`计算每个进程需要处理的数值范围，`count = n / size`是每个节点平均处理的数量，`start = rank * count`和`end = (rank + 1) * count`确定了进程的计算起始和结束值。 为了处理边界情况，当`rank`为0时，`start`设置为1，表示第一个进程从1开始计算；当`rank`等于`size-1`时，`end`设置为`n`，确保最后一个进程处理剩余的数据。 接下来的循环用于验证角谷猜想，变量`test`表示当前正在检查的数值，`check_count`记录了进行的运算次数。循环中，若`j`为偶数，则除以2；若为奇数，则执行`j = j * 3 + 1`的操作。每次迭代后，`check_count`递增。当`j`变为1时，输出进程信息和验证过程所需的步数。 最后，`MPI_Finalize()`关闭MPI环境，程序结束。这个实验展示了如何利用MPI进行分布式计算，并处理数据分片和边界条件，以实现并行化解决角谷猜想问题。通过并行计算，可以显著提高大规模数值验证的效率。