C#并行计算实验：比较串行与并行计算圆周率

在软件构造原理这门课程的第三次实验作业中，学生们被要求使用C#语言探索并行计算在计算圆周率（π）过程中的应用。作业的主题是"Pi in Parallel"，目的是通过比较串行和并行计算方法来演示如何利用多核处理器的优势提高程序性能。实验涉及的主要知识点包括： 1. **极限思想与积分求解**：学生需要理解利用极限的概念来逼近圆周率π的值，这是通过积分公式4/(x^2+1)来实现的。这个积分过程在两个方法中都出现，一是串行计算，逐个处理每个区间，二是并行计算，将任务分割到多个处理器核心上。 2. **C#编程实践**：使用C#的`System.Threading.Tasks`和`System.Diagnostics.Stopwatch`类，学生们需要编写代码实现两个主要部分：串行计算π的方法`pi_seq`，通过循环累加每个区间的函数值；以及并行计算π的方法`pi_par`，使用`Parallel.For`来分割任务，并行执行`JiFen`函数。 3. **并行计算机制**：实验的核心在于`Parallel.For`的使用，它是一个并行迭代器，可以将任务分配给多个工作线程。在这里，计算被分成了`CC`（等于本机可用核心数）个等大小的部分，确保了每个核心的有效利用。 4. **线程同步**：在并行计算中，为了保证正确性和避免数据竞争，学生需要理解如何使用`lock`关键字或对象来确保对共享变量`ans`的原子操作，防止并发修改导致的不一致。 5. **性能评估**：作业要求提交的结果是计算圆周率的执行时间，包括串行版本的毫秒级时间，以及并行版本的时间，对比两者的性能差异，从而理解并行计算在特定场景下的优势。 6. **调试与示例代码**：提供的代码示例展示了如何初始化随机数生成器、设置并行循环的范围以及输出结果。这部分是实际编写和运行实验程序的关键部分。 通过完成这个实验，学生不仅可以巩固C#编程技能，还会了解到并行计算的基本原理和如何在实践中优化代码以提升性能，这对于未来在IT行业中处理大规模数据和高并发问题具有重要意义。