c++ - OpenMP - std::next_permutation

Question

我正在尝试使用 OpenMP 并行化我自己的旅行商问题的 C++ 实现。

我有一个函数来计算道路成本 cost() 和 vector [0,1,2,...,N]，其中 N 是道路的节点数。

在 main() 中，我试图找到最佳路径:

do
{
    cost();
} while (std::next_permutation(permutation_base, permutation_base + operations_number));

我试图使用 #pragma omp parallel 来并行化该代码，但这只会让它更耗时。有什么方法可以并行化该代码吗？

Answer 1

#pragma omp parallel 不会自动将计算分配到单独的线程上。如果你想划分计算，你需要额外使用#pragma omp for，否则空洞计算会进行多次，每个线程一次。例如下面的代码打印“Hello World!”在我的笔记本电脑上四次，因为它有 4 个内核。

int main(int argc, char* argv[]){
    #pragma omp parallel
    cout << "Hello World!\n";
}

如果您简单地编写#pragma omp parallel，您的代码也会发生同样的事情。您的代码被执行多次，每个线程执行一次。因此你的程序不会更快。如果你想将工作分配给线程(每个线程做不同的事情)，你必须使用类似 #pragma omp parallel for 的东西。

现在我们可以查看您的代码。它不适合并行化。让我们看看为什么。您从数组 permutation_base 开始并计算成本。然后用 next_permutation 操作 permutation_base。在允许操作数组之前，您实际上必须等待完成的成本计算，否则成本计算将是错误的。所以整个事情不会在单独的线程上工作。

一个可能的解决方案是，保留数组 permutation_base 的多个拷贝，并且每个可能的排列基数仅运行所有排列的一部分。例如:

vector<int> permutation_base{1, 2, 3, 4};
int n = permutation_base.size();
#pragma omp parallel for
for (int i = 0; i < n; ++i) {
    // Make a copy of permutation_base
    auto perm = permutation_base;
    // rotate the i'th  element to the front
    // keep the other elements sorted
    std::rotate(perm.begin(), perm.begin() + i, perm.begin() + i + 1);
    // Now go through all permutations of the last `n-1` elements. 
    // Keep the first element fixed. 
    do {
        cost() 
    }
    while (std::next_permutation(perm.begin() + 1, perm.end()));
}