矩阵乘法

本实例实现C = AxB

设计模式

采用主从模式，即一个主进程负责收发数据，其余从进程负责计算并反馈结果。

代码

//
// Created by zhangx on 2022/9/15.
//
#include <ctime>
#include "iostream"
#include "mpi.h"
#include "stdio.h"
#include "math.h"
using namespace std;
// A(N,M) P(M,P)
const int N = 4;
const int M = 4;
const int P = 3;//打印矩阵
void disp(double *x,int n,int m){for(int i=0;i<n;i++){for(int j=0;j<m;j++)printf("%10.2f",*(x+i*m+j));puts(" ");}
}
int main(){int rank,numprocs;double A[N][M],B[M][P],C[N][P],buffer[M],buffer2[P];MPI_Status status;MPI_Init(NULL,NULL);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&rank);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);
//    主进程操作if(rank==0){srand(time(0));
//        对矩阵A和B赋值for(int i=0;i<N;i++)for(int j=0;j<M;j++)A[i][j] = rand()%10*1.0,B[i][j] = rand()%10*1.0;
//        广播矩阵Bfor(int i=1;i<numprocs;i++)MPI_Send(B,sizeof(B)/sizeof(double),MPI_DOUBLE,i,0,MPI_COMM_WORLD);puts("matrix A:");disp(&A[0][0],N,M);puts("matrix B:");disp(&B[0][0],M,P);puts(" ");int num = 0; // num代表当前发送的数据是A的第num行while(num<N){ // 当还有数据没有发送完
//            把矩阵A的一行分别发送给其他进程int rest = N-num; // 剩余的行数for(int i=0;i<min(rest,numprocs-1);i++){memcpy(buffer,A[num],sizeof(A[num]));MPI_Send(buffer,sizeof(buffer)/sizeof(double),MPI_DOUBLE,i+1,num,MPI_COMM_WORLD);num++;}}//        接收从其他进程发送的数据for(int i=0;i<N;i++){MPI_Recv(buffer2,sizeof(buffer2)/sizeof(double),MPI_DOUBLE,MPI_ANY_SOURCE,MPI_ANY_TAG,MPI_COMM_WORLD,&status);int source = status.MPI_SOURCE;int tag = status.MPI_TAG; // 用tag来区分第几行数据memcpy(C[tag],buffer2,sizeof(buffer2));}
//        给所有从进程发送终止消息for(int i=1;i<numprocs;i++)MPI_Send(buffer,sizeof(buffer)/sizeof(double),MPI_DOUBLE,i,N+1,MPI_COMM_WORLD);
//        打印结果puts("outputs:");disp(&C[0][0],M,P);}else {//        从进程操作MPI_Recv(B, sizeof(B) / sizeof(double), MPI_DOUBLE, 0, 0, MPI_COMM_WORLD, &status);printf("%d is alive!\n", rank);while (1) {MPI_Recv(buffer, sizeof(buffer) / sizeof(double), MPI_DOUBLE, 0, MPI_ANY_TAG, MPI_COMM_WORLD, &status);
//            如果接收到tag为N+1的消息，代表进程结束if (status.MPI_TAG == N+1) {printf("%d return successfully!\n", rank);break;}
//        接收到的数据，tag代表第几行for (int i = 0; i < P; i++) {for (int j = 0; j < N; j++) {buffer2[i] += buffer[j] * B[j][i];}}
//        发送数据给0号进程MPI_Send(buffer2, sizeof(buffer2) / sizeof(double), MPI_DOUBLE, 0, status.MPI_TAG, MPI_COMM_WORLD);}}MPI_Finalize();return 0;
}

运行结果

程序的计算结果如下，

octave验算如下，

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