Возведение матрицы в степень

@compl · Регистрация: 23.10.2012

Студворк — интернет-сервис помощи студентам

Здравствуйте!

Есть программа, которая возводит матрицу в степень, но через потоки.

C++
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <ctime>
#include "windows.h"
#include "process.h"
 
using namespace std;
 
const int NUMBER_OF_THREADS = 2;
 
const int N = 3;
const int POW = 2;
 
int **matr_1;
int **matr_3;
 
int **CreateArray(int L){
 
    int i, j;
    int **arr = new int*[L];
    for (i = 0; i<L; i++)
        arr[i] = new int[L];
 
    for (i = 0; i<L; i++)
        for (j = 0; j<L; j++)
            arr[i][j] = 0;
 
    return arr;
}
 
void DeleteArray(int **arr, int L){
 
    for (int i = 0; i<L; i++)
        delete[] arr[i];
    delete[] arr;
}
 
void PrintArray(int **arr, int L)
{
    for (int i = 0; i < L; i++){
        for (int j = 0; j < L; j++)
            cout << arr[i][j] << " ";
        cout << endl;
    }
}
 
void Pow(int **matr_3, int **matr_1, int L, int pow, int id){
 
    int i, j, k, p = 1;
 
    int start = N * id / NUMBER_OF_THREADS;
    int end = N  * (id + 1) / NUMBER_OF_THREADS;
 
    cout << "id=" << id;
    cout << "start=" << start;
    cout << "end=" << end;
    cout << endl;
 
    int **matr_2 = CreateArray(N);
 
    for (i = 0; i < L; i++)
        for (j = 0; j < L; j++)
            matr_3[i][j] = matr_1[i][j];
 
    while (++p <= pow){
        for (i = start; i < end; i++)
            for (j = 0; j < L; j++)
            for (k = 0; k < L; k++)
                matr_2[i][j] += matr_3[i][k] * matr_1[k][j];
 
            for (i = 0; i < L; i++)
            for (j = 0; j < L; j++){
                matr_3[i][j] = matr_2[i][j];
                matr_2[i][j] = 0;
            }
    }
    DeleteArray(matr_2, L);
}
 
unsigned __stdcall threadMult(void *param){
 
    int id = (int)param;
 
    Pow(matr_3, matr_1, N, POW, id);
 
    return 0;
}
 
int main()
{
    matr_1 = new int *[N];
    matr_3 = new int *[N];
 
    for (int i = 0; i<N; i++)
        matr_1[i] = new int[N];
 
    for (int i = 0; i<N; i++)
        matr_3[i] = new int[N];
 
    srand(time(0));
 
    for (int i = 0; i<N; i++)
        for (int j = 0; j<N; j++)
            matr_1[i][j] = rand() % 3;
    
    PrintArray(matr_1, N);
    cout << endl;
 
    clock_t start, end;
    start = clock();
 
    HANDLE hThreads[NUMBER_OF_THREADS];
    unsigned id;
    for (int i = 0; i < NUMBER_OF_THREADS; i++)
        hThreads[i] = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, threadMult, (void *)i, 0, &id);
    WaitForMultipleObjects(NUMBER_OF_THREADS, hThreads, TRUE, INFINITE);
    for (int i = 0; i < NUMBER_OF_THREADS; i++)
        CloseHandle(hThreads[i]);
 
    PrintArray(matr_3, N);
 
    end = clock() - start;
    cout << endl << "runtime: " << end / (double)CLOCKS_PER_SEC << endl;
    cout << endl;
 
    DeleteArray(matr_1, N);
    DeleteArray(matr_3, N);
 
    system("pause");
 
    return 0;
}

Для одного потока она всё считает правильно. Но для кол-ва потоков >= 2 начинаются проблемы. Например, для 2 потоков у матрицы какая-то одна строка получается только из нулей, остальные правильно. В чем может быть проблема?

@zss · 21.03.2015, 10:37

Сообщение от compl

int start = N * id / NUMBER_OF_THREADS;
int end = N * (id + 1) / NUMBER_OF_THREADS;

К примеру
N=10 NUMBER_OF_THREADS=3
id=0 start=0 end =3
id=1 start=3 end =6 ( а надо 4 6)
id=2 start=6 end =10 ( а надо 7 9)

Вот у меня есть пример, как это сделано на MC#

Кликните здесь для просмотра всего текста

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
62
63
64
65
66
67
68
69
70
71
72
73
74
75
76
77
78
79
80
81
82
83
84
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
95
96
97
98
99
100
101
102
103
104
105
106
107
108
109
110
111
112
113
114
115
116
117
118
119
120
121
122
123
124
125
126
127
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
138
139
140
141
142
143
144
145
146
147
148
149
150
151
152
153
154
155
156
157
158
159
160
161
162
163
164
165
166
167
168
169
170
171
172
173
174
175
176
177
178
179
180
181
182
183
184
185
186
187
188
189
190
191
192
193
194
195
196
197
198
199
200
201
202
203
204
205
206
207
208
209
210
211
212
213
214
215
216
217
218
219
220
221
222
223
224
225
226
227
228
229
230
231
232
233
234
235
236
237
238
239
240
241
242
243
244
245
246
247
248
using System;
using MCSharp;
using System.Reflection;
using System.Threading;
using System.Runtime.Serialization;
using System.Runtime.Remoting.Messaging;
 
[Serializable()]
public  class MatrixMultiplierParallel : ISerializable {
 
 //-------------- MCsharp functions -----------
 
 public MatrixMultiplierParallel ( ) {
  mcsharp_initiate();
}
 
 public MatrixMultiplierParallel ( SerializationInfo info, StreamingContext context ) {
  MCSharp.Serialization.UnPack ( info, context, this );
   }
 
 public void GetObjectData ( SerializationInfo info, StreamingContext context ) {
  MCSharp.Serialization.Pack ( info, context, this );
 }
 
 public void mcsharp_initiate ( ) {
 
  Monitor.Enter ( CommExec.Objects );
  int mcObjectNumber = CommExec.Objects.Count + 1;
  CommExec.Objects.Add ( mcObjectNumber, this );
  Monitor.Exit ( CommExec.Objects );
 
  sendStop = new MCSharp.channel ( this, mcObjectNumber, "mcsharpChannelsendStop" );
  mcsharpQueuegetStop = new MCSharp.ThreadQ();
 
  getStop = new MCSharp.handler ( this, mcObjectNumber, "mcsharpHandlergetStop" );
 }
 
public static  void Main (  )  {
 
  if ( ! MCSharp.Session.Init (  ) ) return;
 
  Main_MCSharp_Wrapper (  );
 
  MCSharp.Session.FinalizeIt();
 
 }
 
 private static void Main_MCSharp_Wrapper (  )  {
   int i , j ;
 
  int N = 1000  ;
 
  int M = 6  ;
 
  double[,] A = new double [ N  , N   ]    ;
 
  double[,] B = new double [ N  , N   ]    ;
 
  double[,] C = new double [ N  , N   ]    ;
 
  Random rnd = new Random ( )   ;
 
  for ( i = 0  ; i  < N ; ++i   )
  {
   for ( j = 0  ; j  < N ; ++j   )
  {
   A[ i  , j   ] = rnd.NextDouble( )  ;
 B[ i  , j   ] = rnd.NextDouble( )  ;
 C[ i  , j   ] = 0.0  ;
 }
 
  }
 
  int q = N / M  , r = N % M  ;
 
  int from = 0  , to ;
 
  MatrixMultiplierParallel mmp = new MatrixMultiplierParallel ( )   ;
 
  DateTime dt1 = DateTime.Now  ;
 
  for ( i = 0  ; i  < M ; ++i   )
  {
   to = from + q + ( i  < r  ? 1   : 0    )  ;
 mmp.Multiply( N   , A   , B   , C   , from   , to   , mmp.sendStop   )  ;
 from = to  ;
 }
 
  for ( i = 0  ; i  < M ; ++i   )
 mmp.getStop  .Get(new object[]{ } )
;
 
  Console.WriteLine( "Matrix size: {0}, Number of parts: {1}."   , N   , M   )  ;
 Console.WriteLine( "Time was " + ( DateTime.Now - dt1   ).TotalSeconds + " sec."   )  ;
 mmp.Multiply( N   , A   , B   , C   , 0   , N - 1   , mmp.sendStop   )  ;
 mmp.getStop  .Get(new object[]{ } )
;
 Console.WriteLine( "Time was " + ( DateTime.Now - dt1   ).TotalSeconds + " sec."   )  ;
 Console.ReadLine( )  ;
 }
 
 //-------------Channel declarations-----------------
 
  public MCSharp.channel sendStop;
 
 //-------------Handler declaration-----------------
 
    public MCSharp.handler getStop;
 
 
 //-------------Queues------------------------------
 
 [NonSerialized] private MCSharp.ThreadQ mcsharpQueuegetStop;
 
 
 //-------------Masks--------------------------------
 
 private const int mcsharp_mask_getStop = 1 << 0;
 private const int mcsharp_mask_sendStop = 1 << 1;
 private const int mcsharp_mask_getStopsendStop =
            mcsharp_mask_getStop
          | mcsharp_mask_sendStop;
 [NonSerialized] private MCSharp.BitMask mcsharpBitMaskgetStopsendStop = new MCSharp.BitMask();
 
 private void scangetStopsendStop () {
  if ( mcsharpBitMaskgetStopsendStop.match
        ( mcsharp_mask_getStopsendStop ) )
   mcsharpQueuegetStop.wakeup();
 }
 
 
[OneWay]
public void mcsharpChannelsendStop (  int x )  {
   lock ( mcsharpQueuegetStop ) {
    sendStop.Enqueue ( new object [] { x } );
    if ( ! mcsharpBitMaskgetStopsendStop.match
          ( mcsharp_mask_sendStop ) )   {
     mcsharpBitMaskgetStopsendStop.set ( mcsharp_mask_sendStop );
     scangetStopsendStop ();
    }
   }
 }
 
 public int mcsharpHandlergetStop (  )   {
  Monitor.Enter ( mcsharpQueuegetStop );
  if ( ! mcsharpBitMaskgetStopsendStop.match ( mcsharp_mask_getStop ) ) goto now;
  later:
   mcsharpQueuegetStop.yield ( mcsharpQueuegetStop );
   if ( mcsharpQueuegetStop.empty )
    mcsharpBitMaskgetStopsendStop.clear ( mcsharp_mask_getStop );
  now:
   if ( mcsharpBitMaskgetStopsendStop.match ( 
    mcsharp_mask_sendStop ) )   {
    object[] osendStop = ( object[] ) sendStop.Dequeue();
    int x = ( int ) osendStop [ 0 ];
    if ( sendStop.Count == 0 )
         mcsharpBitMaskgetStopsendStop.clear ( mcsharp_mask_sendStop );
    scangetStopsendStop ();
    Monitor.Exit ( mcsharpQueuegetStop );
     {
   return x  ;
  }
   }
   else {
    mcsharpBitMaskgetStopsendStop.set ( mcsharp_mask_getStop );
    goto later;
  }
 
 }
  private class McsharpPrivateClassMultiply {
 
   MatrixMultiplierParallel parent;
   int N;
   double[,] A;
   double[,] B;
   double[,] C;
   int from;
   int to;
   channel  sendStop;
 
   public McsharpPrivateClassMultiply ( MatrixMultiplierParallel parent,
               int N,
               double[,] A,
               double[,] B,
               double[,] C,
               int from,
               int to,
               channel  sendStop
              ) {
    this.parent = parent;
    this.N = N;
    this.A = A;
    this.B = B;
    this.C = C;
    this.from = from;
    this.to = to;
    this.sendStop = sendStop;
   }
 
   public void run() {
 
   MCSharp.ThreadManager.SetThreadAffinityMask();
 
    parent.mcsharpMultiplyBody ( N, A, B, C, from, to, sendStop );
 
   }
  }
 
  private void mcsharpMultiplyBody (
               int N,
               double[,] A,
               double[,] B,
               double[,] C,
               int from,
               int to,
               channel  sendStop
              )
 {
   for ( int i = from  ;
 
  i  < to ; i++   )
  {
   for ( int j = 0  ;
 
  j  < N ; j++   )
  {
   for ( int k = 0  ;
 
  k  < N ; k++   )
 C[ i  , j   ] += A[ i  , k   ] * B[ k  , j   ]  ;
 
  }
 
  }
 
  sendStop.Send ( new object[] {  0    } )
  ;
 }
 
 
 
 
  public  void Multiply (  int N,  double[,] A,  double[,] B,  double[,] C,  int from,  int to,  channel  sendStop ) {
   McsharpPrivateClassMultiply prclassobject = new McsharpPrivateClassMultiply ( this, N, A, B, C, from, to, sendStop );
   ThreadStart tstart = new ThreadStart ( prclassobject.run );
   ( new Thread ( tstart ) ).Start();
  }
}

Обратите внимание на вот это

C#
1
2
3
4
5
6
7
8
9
int q = N / M  , r = N % M  ;
   int from = 0  , to ;
   MatrixMultiplierParallel mmp = new MatrixMultiplierParallel ( )   ;
   for ( i = 0  ; i  < M ; ++i   )
  {
      to = from + q + ( i  < r  ? 1   : 0    )  ;
      mmp.Multiply( N   , A   , B   , C   , from   , to   , mmp.sendStop   )  ;
      from = to  ;
 }

@compl · 21.03.2015, 11:43 **[ТС]**

zss, спасибо. Я у себя немного исправил свой способ, и правильно стало.

А возможно ли вообще печатать матрицы при каждой итерации с потоками? Т.е. если нужно в 3-ю степень возвести, то и вторую тоже нужно вывести на печать. С одним потоком всё просто и понятно, но с 2 и более уже возникают проблемы.

Новые блоги и статьи Все статьи Все блоги /
Перемещение выделенных строк ТЧ из одного документа в другой Maks 30.03.2026 Реализация из решения ниже выполнена на примере нетипового документа "ВыдачаОборудованияНаСпецтехнику" с единственной табличной частью "ОборудованиеИКомплектующие" разработанного в конфигурации КА2. . . .	Functional First Web Framework Suave DevAlt 30.03.2026 Sauve. IO Апнулись до NET10. Из зависимостей один пакет, работает одинаково хорошо как в режиме проекта так и в интерактивном режиме. из сложностей - чисто функциональный подход. Решил. . .	Автоматическое создание документа при проведении другого документа Maks 29.03.2026 Реализация из решения ниже выполнена на нетиповых документах, разработанных в конфигурации КА2. Есть нетиповой документ "ЗаявкаНаРемонтСпецтехники" и нетиповой документ "ПланированиеСпецтехники". В. . .	Настройка движения справочника по регистру сведений Maks 29.03.2026 Решение ниже реализовано на примере нетипового справочника "ТарифыМобильнойСвязи" разработанного в конфигурации КА2, с целью учета корпоративной мобильной связи в коммерческом предприятии. . . .
Автозаполнение реквизита при выборе элемента справочника Maks 27.03.2026 Программный код из решения ниже на примере нетипового документа "ЗаявкаНаРемонтСпецтехники" разработанного в конфигурации КА2. При выборе "Спецтехники" (Тип Справочник. Спецтехника), заполняется. . .	Сумматор с применением элементов трёх состояний. Hrethgir 26.03.2026 Тут. https:/ / fips. ru/ EGD/ ab3c85c8-836d-4866-871b-c2f0c5d77fbc Первый документ красиво выглядит, но без схемы. Это конечно не даёт никаких плюсов автору, но тем не менее. . . всё может быть. . .	Автозаполнение реквизитов при создании документа Maks 26.03.2026 Программный код из решения ниже размещается в модуле объекта документа, в процедуре "ПриСозданииНаСервере". Алгоритм проверки заполнения реализован для исключения перезаписи значения реквизита,. . .	Команды формы и диалоговое окно Maks 26.03.2026 1. Команда формы "ЗаполнитьЗапчасти". Программный код из решения ниже на примере нетипового документа "ЗаявкаНаРемонтСпецтехники" разработанного в конфигурации КА2. В качестве источника данных. . .

@compl 1 / 1 / 0 Регистрация: 23.10.2012 Сообщений: 70
	21.03.2015, 11:43 [ТС]
	zss, спасибо. Я у себя немного исправил свой способ, и правильно стало. А возможно ли вообще печатать матрицы при каждой итерации с потоками? Т.е. если нужно в 3-ю степень возвести, то и вторую тоже нужно вывести на печать. С одним потоком всё просто и понятно, но с 2 и более уже возникают проблемы. 0