 |
|
Параллельная модификация метода Гаусса-Зейделя. Решение 2-мерного уравнения Лапласа 1 мерной декомпозицией (параллельный метод Гаусса-Зейделя).
constint N=100;
float P[N][N],
h=0.01, //шаг сетки
eps=0.01, //точность
max, //норма
**p, //текущая итерация
**pp, //предыдущая итерация
a[N],b[N]; //вспомогательные векторы
inti,j,
c, //кол-во строк матрицы на каждом процессоре
stop = 1; //условие заверщения цикла
intrank,size;
MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Status status;
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&size);
if(rank<N%size)
{
c=N/size+1;
}else
{
c=N/size;
}
p=newfloat*[c];
pp=newfloat*[c];
for(i=0;i<c;i++)
{
p[i]=newfloat[N];
pp[i]=newfloat[N];
p[i][0]=1;
pp[i][0]=1;
for(int j=1;j<N;j++)
{
p[i][j]=0;
pp[i][j]=0;
}
}
if(rank==0)
{
do
{
if(size>1)
{
MPI_Send(&p[c-1][0],N,MPI_FLOAT,rank+1,
0,MPI_COMM_WORLD);
MPI_Recv(a,N,MPI_FLOAT,rank+1,size,
MPI_COMM_WORLD, &status);
}
max=0.0;
for(i=1;i<c-1;i++)
{
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[i][j]=(pp[i+1][j]+p[i-1][j]+pp[i][j+1]+p[i][j-1])/4;
if(max<fabs(p[i][j]-pp[i][j]))
{
max=fabs(p[i][j]-pp[i][j]);
}
}
}
if(size>1)
{
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[c-1][j]=(p[c-2][j]+a[j]+pp[c-1][j+1]+p[c-1][j-1])/4;
if(max<fabs(p[c-1][j]-pp[c-1][j]))
{
max=fabs(p[c-1][j]-pp[c-1][j]);
}
}
floatmaxx;
for(i=1;i<size;i++)
{
MPI_Recv(&maxx,1,MPI_FLOAT,i,2*size,MPI_COMM_WORLD,&status);
if(maxx>max)
{
max=maxx;
}
}
}
if(max<=eps)
{
stop=0;
}
if(size>1)
{
for(i=1;i<size;i++)
{
MPI_Send(&stop,1,MPI_INT,i,3*size,MPI_COMM_WORLD);
}
}
for(i=0;i<c;i++)
{
for(j=0;j<N;j++)
{
pp[i][j]=p[i][j];
}
}
}while(stop==1);
for(i=0;i<c;i++)
{
for(int j=0;j<N;j++)
{
P[i][j]=p[i][j];
}
}
if(size>1)
{
intjj=c-1;
for(i=1;i<size;i++)
{
MPI_Recv(&c,1,MPI_INT,i,4*size,MPI_COMM_WORLD,&status);
for(j=0;j<c;j++)
{
jj++;
MPI_Recv(&P[jj][0],100,MPI_FLOAT,i,5*size,MPI_COMM_WORLD,&status);
}
}
}
ofstream out("result.txt");
for(i=0;i<N;i++)
{
for(int j=0;j<N;j++)
{
out<<P[i][j]<<'\t'; //вывожу в результаты в фаил
}
out<<'\n';
}
}
if(rank==size-1&&size>1)
{
do
{
MPI_Recv(b,N,MPI_FLOAT,rank-1,0,MPI_COMM_WORLD,&status);
MPI_Send(&p[0][0],N,MPI_FLOAT,rank-1,size,MPI_COMM_WORLD);
max=0;
for(i=1;i<c-1;i++)
{
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[i][j]=(pp[i+1][j]+p[i-1][j]+pp[i][j+1]+p[i][j-1])/4;
if(max<fabs(pp[i][j]-p[i][j]))
{
max=fabs(pp[i][j]-p[i][j]);
}
}
}
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[0][j]=(pp[1][j]+b[j]+pp[0][j+1]+p[0][j-1])/4;
if(max<fabs(pp[0][j]-p[0][j]))
{
max=fabs(pp[0][j]-p[0][j]);
}
}
MPI_Send(&max,1,MPI_FLOAT,0,2*size,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0;i<c;i++)
{
for(j=0;j<N;j++)
{
pp[i][j]=p[i][j];
}
}
MPI_Recv(&stop,1,MPI_INT,0,3*size,MPI_COMM_WORLD,&status);
}while(stop==1);
MPI_Send(&c,1,MPI_INT,0,4*size,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0;i<c;i++)
{
MPI_Send(&p[i][0],N,MPI_FLOAT,0,5*size,MPI_COMM_WORLD);
}
}
if(rank>0&&rank<size-1)
{
do
{
MPI_Recv(b,N,MPI_FLOAT,rank-1,0,MPI_COMM_WORLD,&status);
MPI_Send(&p[c-1][0],N,MPI_FLOAT,rank+1,0,MPI_COMM_WORLD);
MPI_Recv(a,N,MPI_FLOAT,rank+1,size,MPI_COMM_WORLD,&status);
MPI_Send(&p[0][0],N,MPI_FLOAT,rank-1,size,MPI_COMM_WORLD);
max=0;
int ii;
if(rank<N%size||100%size==0)
{
ii=rank*c;
}
if(rank>N%size&&100%size!=0)
{
ii=(N%size)*(c+1)+(rank-N%size)*c;
}
for(i=1;i<c-1;i++)
{
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[i][j]=(pp[i+1][j]+p[i-1][j]+pp[i][j+1]+p[i][j-1])/4;
if(max<fabs(pp[i][j]-p[i][j]))
{
max=fabs(pp[i][j]-p[i][j]);
}
}
}
for(j=1;j<N-1;j++)
{
p[0][j]=(pp[1][j]+b[j]+pp[0][j+1]+p[0][j-1])/4;
if(max<fabs(pp[0][j]-p[0][j]))
{
max=fabs(pp[0][j]-p[0][j]);
}
p[c-1][j]=(p[c-2][j]+a[j]+pp[c-1][j+1]+p[c-1][j-1])/4;
if(max<fabs(pp[c-1][j]-p[c-1][j]))
{
max=fabs(pp[c-1][j]-p[c-1][j]);
}
}
MPI_Send(&max,1,MPI_FLOAT,0,2*size,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0;i<c;i++)
{
for(j=0;j<N;j++)
{
pp[i][j]=p[i][j];
}
}
MPI_Recv(&stop,1,MPI_INT,0,3*size,MPI_COMM_WORLD,&status);
}while(stop==1);
MPI_Send(&c,1,MPI_INT,0,4*size,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0;i<c;i++)
{
MPI_Send(&p[i][0],N,MPI_FLOAT,0,5*size,MPI_COMM_WORLD);
}
}