MPI矩阵向量乘法代码《并行程序设计导论》

本文所写内容是根据《并行程序设计导论》第三章中的矩阵向量乘法代码总结而来的完整代码。
完整代码如下Mat_vect_mult.c

#include<stdio.h>
#include<mpi.h>
#include<stdlib.h>void Get_input(int my_rank,int *m,int *n)
{if(my_rank==0){printf("Please enter m,n:\n");scanf("%d %d",m,n);}MPI_Bcast(m,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);MPI_Bcast(n,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
}//得到矩阵
void Get_matrix(int n, int m, double *local_matrix, int local_m, int my_rank)
{double *A;if (!my_rank){A = (double *)malloc(m * n * sizeof(double));printf("Please enter the matrix:\n");for (int i = 0; i < m; ++i)for (int j = 0; j < n; ++j)scanf("%lf", &A[i * n + j]);}//MPI_Scatter函数将矩阵分发出去MPI_Scatter(A, local_m * n, MPI_DOUBLE, local_matrix, local_m * n, MPI_DOUBLE, 0, MPI_COMM_WORLD);
}//打印矩阵
//MPI_Gather函数将local_matrix从各个进程聚集到0号进程输出
void Print_matrix(int my_rank,int n,int m,int local_m,double *local_matrix,MPI_Comm comm)
{double *matrix = NULL;int i,j;if(my_rank==0){matrix = malloc(m*n*sizeof(double));MPI_Gather(local_matrix,local_m*n,MPI_DOUBLE,matrix,local_m*n,MPI_DOUBLE,0,comm);printf("The matrix is:\n");for(i=0;i<m;++i){for(j=0;j<n;++j){printf("%f ",matrix[i*n+j]);}printf("\n");}free(matrix);}else{MPI_Gather(local_matrix,local_m*n,MPI_DOUBLE,matrix,local_m*n,MPI_DOUBLE,0,comm);}
}//得到向量并分发
void Get_vector(int my_rank,int n,int local_n,double *local_vector,MPI_Comm comm)
{double *vector = NULL;int i;if(my_rank==0){vector=(double *)malloc(n*sizeof(double));printf("Please enter the vector:\n");for(i=0;i<n;i++){scanf("%lf",&vector[i]);}}printf("\n");MPI_Scatter(vector,local_n,MPI_DOUBLE,local_vector,local_n,MPI_DOUBLE,0,comm);
}//聚合向量到0号进程并且输出
void Print_vector(int my_rank,int n,int local_n,double *local_vector,MPI_Comm comm)
{double *vector = NULL;int i,j;if(my_rank==0){vector = malloc(n*sizeof(double));MPI_Gather(local_vector,local_n,MPI_DOUBLE,vector,local_n,MPI_DOUBLE,0,comm);printf("The vector is:\n");for(i=0;i<n;i++){printf("%f ",vector[i]);}printf("\n");free(vector);}else{MPI_Gather(local_vector,local_n,MPI_DOUBLE,vector,local_n,MPI_DOUBLE,0,comm);}
}//实现矩阵乘法void Mat_vect_mult(double *local_matrix,double *local_vector,double *local_y,int local_m,int n,int local_n,MPI_Comm comm)
{int local_i,j;double *x;x=malloc(n*sizeof(double));//将向量聚合到所有进程，MPI_Allgather和MPI_Gather的区别就在于Allgather的所//有进程都会知道你聚合到的的向量，相当于聚合到0号进程之后又bcast广播了一次MPI_Allgather(local_vector,local_n,MPI_DOUBLE,x,local_n,MPI_DOUBLE,comm);for(local_i=0;local_i<local_m;local_i++){local_y[local_i]=0.0;for(j=0;j<n;j++){local_y[local_i]+=local_matrix[local_i*n+j]*x[j];}}free(x);
}//打印结果
void Print_y(int my_rank,double *local_y,int m,int local_m,MPI_Comm comm)
{double *y=NULL;int i;if(my_rank==0){y=malloc(m*sizeof(double));MPI_Gather(local_y,local_m,MPI_DOUBLE,y,local_m,MPI_DOUBLE,0,comm);printf("The vector y is:\n");for(i=0;i<m;i++){printf("%lf ",y[i]);}printf("\n");free(y);}else{MPI_Gather(local_y,local_m,MPI_DOUBLE,y,local_m,MPI_DOUBLE,0,comm);}
}int main()
{int comm_sz,my_rank,i;int m,n,local_m,local_n;double *local_matrix,*local_vector;double *local_y;MPI_Init(NULL,NULL);MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&comm_sz);MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);Get_input(my_rank,&m,&n);local_m=m/comm_sz;local_n=n/comm_sz;local_matrix=(double *)malloc(local_m*n*sizeof(double));local_vector=(double *)malloc(local_n*sizeof(double));local_y=(double *)malloc(local_m*sizeof(double));Get_matrix(n,m,local_matrix,local_m,my_rank);Print_matrix(my_rank,n,m,local_m,local_matrix,MPI_COMM_WORLD);Get_vector(my_rank,n,local_n,local_vector,MPI_COMM_WORLD);Print_vector(my_rank,n,local_n,local_vector,MPI_COMM_WORLD);Mat_vect_mult(local_matrix,local_vector,local_y,local_m,n,local_n,MPI_COMM_WORLD);Print_y(my_rank,local_y,m,local_m,MPI_COMM_WORLD);MPI_Finalize();return 0;
}

编译运行指令为

mpicc -o a.out Mat_vect_mult.c  //编译
mpiexec -n <进程数> ./a,out   //运行

运行实例如图

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