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我正在使用 C++ 进行多线程合并排序。结果很奇怪,即使要排序的数字非常大(500万),添加更多线程也会减少运行时间。我希望添加更多线程会减少运行时间。我认为我的代码中有一些错误。谁能帮帮我?
#include <iostream>
#include <pthread.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <time.h>
// number of elements in array
// number of threads
int MAX;
int THREAD_MAX;
// array bellow is to store the right edge of a divided array
int index[20] = {0};
int p_i = 0;
using namespace std;
//int *a;
int part = 0;
void fillData(int a[], int len)
{
// Create random arrays
int i;
for (i = 0; i<len; i++)
a[i] = rand();
return;
}
// merge function for merging two parts
void merge(int *a, int low, int mid, int high)
{
// We have low to mid and mid+1 to high already sorted.
int i, j, k;
int * temp = new int[high - low + 1];
i = low;
k = 0;
j = mid + 1;
// Merge the two parts into temp[].
while (i <= mid && j <= high)
{
if (a[i] < a[j])
{
temp[k] = a[i];
k++;
i++;
}
else
{
temp[k] = a[j];
k++;
j++;
}
}
// Insert all the remaining values from i to mid into temp[].
while (i <= mid)
{
temp[k] = a[i];
k++;
i++;
}
// Insert all the remaining values from j to high into temp[].
while (j <= high)
{
temp[k] = a[j];
k++;
j++;
}
// Assign sorted data stored in temp[] to a[].
for (i = low; i <= high; i++)
{
a[i] = temp[i - low];
}
}
// merge sort function
void merge_sort(int *a, int low, int high)
{
// calculating mid point of array
int mid = low + (high - low) / 2;
if (low < high) {
// calling first half
merge_sort(a, low, mid);
// calling second half
merge_sort(a, mid + 1, high);
// merging the two halves
merge(a, low, mid, high);
}
}
// thread function for multi-threading
void* merge_sort(void* arr)
{
int *a = (int *)(arr);
int thread_part = part++;
// calculating low and high
int low = thread_part * (MAX / THREAD_MAX);
int high = (thread_part + 1) * (MAX / THREAD_MAX) - 1;
// allocate the rest part of original array to the last thread
if(thread_part == THREAD_MAX -1){
high = MAX - 1;
}
// store the right edge of each divided array
index[++p_i] = high;
// evaluating mid point
int mid = low + (high - low) / 2;
merge_sort(a, low, mid);
merge_sort(a, mid + 1, high);
merge(a, low, mid, high);
}
void isSorted(int *a, int len)
{
if (len == 1)
{
printf("Sorting Done Successfully\n");
return;
}
int i;
for (i = 1; i<len; i++)
{
if (a[i]<a[i - 1])
{
printf("Sorting Not Done\n");
return;
}
}
printf("Sorting Done Successfully\n");
return;
}
// Driver Code
int main()
{
/* cout << "Enter No of elements of Array:";
cin >> MAX;*/
int length, i;
cout << "\nEnter the number of data element to be sorted: ";
cin >> MAX;
int *a= new int[MAX];
// Create a random array of given length
srand(time(NULL));
fillData(a, MAX);
cout << "Enter No of Thread:";
cin >> THREAD_MAX;
/* // generating random values in array
a = new int[MAX];
srand(time(NULL));
for (int i = 0; i < MAX; i++)
{
a[i] = rand();
}*/
// t1 and t2 for calculating time for merge sort
clock_t t1 = clock();
pthread_t threads[THREAD_MAX];
// creating threads
for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
{
pthread_create(&threads[i], NULL, merge_sort, (void*)a);
}
// joining all threads
for (int i = 0; i < THREAD_MAX; i++)
{
pthread_join(threads[i], NULL);
}
clock_t t2 = clock();
// merging the final parts
int p = 1;
int mid, high;
for(int q = 1; q < THREAD_MAX; q++)
{
mid = index[p];
p++;
high = index[p];
merge(a, 0, mid, high);
}
cout << "Time taken: " << (double)(t2 - t1)/ CLOCKS_PER_SEC << endl;
isSorted(a, MAX);
// displaying sorted array
/*cout << "Sorted array: ";
for (int i = 0; i < MAX; i++)
cout << a[i] << " ";*/
return 0;
}
最佳答案
不要在 merge
中分配内存, 分配一个大数组 MAX
提前并在merge_sort
内使用.
你的 merge
函数被调用了很多次,而且来自多个线程。每个new
修改空闲存储(堆),这通常以某种形式的临界区完成。有可扩展的分配器,例如 malloc
为此目的,来自 Intel TBB。但是,在合并排序实现中没有理由进行这样的分配。
而且你不delete[]
temp
在你的merge
功能。您的代码还有更多问题,例如数据竞争(int thread_part = part++;
)。你执行最终 merge
仅顺序,这阻碍了可扩展性。合并排序(和快速排序)的高效实现通常在递归结束时使用插入排序(例如,低于 10 个元素),因为它比调用函数更快。等等……
关于c++ - 多线程合并排序的奇怪结果,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/48919646/
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