并行算法的设计技术

简介:

1. 划分设计技术

1.1均匀划分技术

n个元素A[1..n]分成p组,每组A[(i-1)n/p+1..in/p],i=1~p

示例:MIMD-SM模型上的PSRS排序

    begin

       (1)均匀划分:将n个元素A[1..n]均匀划分成p段,每个pi处理

                             A[(i-1)n/p+1..in/p]

       (2)局部排序:pi调用串行排序算法对A[(i-1)n/p+1..in/p]排序

       (3)选取样本:pi从其有序子序列A[(i-1)n/p+1..in/p]中选取p个样本元素

       (4)样本排序:用一台处理器对p2个样本元素进行串行排序

       (5)选择主元:用一台处理器从排好序的样本序列中选取p-1个主元,并

                              播送给其他pi

       (6)主元划分:pi按主元将有序段A[(i-1)n/p+1..in/p]划分成p段

       (7)全局交换:各处理器将其有序段按段号交换到对应的处理器中

       (8)归并排序:各处理器对接收到的元素进行归并排序

    end.

PSRS排序过程。N=27,p=3,PSRS排序如下:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1.2方根划分技术

n个元素A[1..n]分成A[(i-1)n^(1/2)+1..in^(1/2)],i=1~n^(1/2)

 

1.3对数划分技术

n个元素A[1..n]分成A[(i-1)logn+1..ilogn],i=1~n/logn

1.4功能划分技术

n个元素A[1..n]分成等长的p组,每组满足某种特性。

2. 分治设计技术

并行分治设计步骤:

§ 将输入划分成若干个规模相等的子问题;

§ 同时(并行地)递归求解这些子问题;

§ 并行地归并子问题的解,直至得到原问题的解。

3. 平衡树设计技术

以树的叶结点为输入,中间结点为处理结点,由叶向根或由根向叶逐层进行并行处理。

4. 倍增设计技术

Ø  又称指针跳跃(pointerjumping)技术,特别适合于处理链表或有向树之类的数据结构;

Ø  当递归调用时,所要处理数据之间的距离逐步加倍,经过k步后即可完成距离为2k的所有数据的计算。

5. 流水线设计技术

Ø  将算法流程划分成p个前后衔接的任务片断,每个任务片断的输出作为下一个任务片断的输入;

Ø  所有任务片断按同样的速率产生出结果。

 

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