#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "mpi.h"
#include "math.h"
#define E 0.0001
#define a(x,y) a[x*m+y]
#define b(x,y) b[x*m+y]
#define A(x,y) A[x*size+y]
#define B(x,y) B[x*size+y]
#define intsize sizeof(int)
#define floatsize sizeof(float)
#define charsize sizeof(char)
int size,N; /* size:保存矩阵行数;N:保存矩阵列数 */
int m; /* 保存子方阵的尺寸 */
int t; /* 棋盘划分的分割数 */
float *B; /* A:保存原矩阵;B:保存转置后的矩阵 */
double starttime; /* 保存开始时间 */
double time1; /* 保存分发数据的结束时间 */
double time2; /* 保存运行的结束时间 */
int my_rank; /* 保存当前进程的进程号 */
double p; /* 保存进程数 */
MPI_Status status; /* 保存MPI状态 */
//FILE *fdA; /* 输入文件 */
/* 运行结束前,调用本函数释放内存空间 */
void Environment_Finalize(float *a,float *b)
{
free(a);
free(b);
}
int main(int argc, char **argv)
{ int A[4][4]={{1,2,3,4},{5,6,7,8},{9,10,11,12},{13,14,15,16}};
int i,j,k,my_rank,group_size;
float *a,*b;
int u,v;
float temp;
MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&group_size);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
p=group_size;
/* 如果是主进程(rank=0的进程),则进行读文件的操作,
将待转置的矩阵读入内存,保存到全局变量A中
*/
if(my_rank==0)
{
starttime=MPI_Wtime();
size=4;
N=4;
//fdA=fopen("dataIn.txt","r");
/* 读入矩阵的行数和列数,并保存到size和N中 */
//fscanf(fdA,"%d %d", &size, &N);
/* 判断是否是方阵,如果不是,程序退出 */
/*if(size != N)
{
puts("The input is error!");
exit(0);
}
A=(float*)malloc(floatsize*size*size);*/
B=(float*)malloc(floatsize*size*size);
/* 将矩阵的所有值读入,保存到A中 */
/*for(i = 0; i < size; i ++)
{
for(j = 0; j < size; j ++) fscanf(fdA, "%f", A+i*size+j);
}
fclose(fdA);*/
}
/* 广播矩阵的尺寸 */
MPI_Bcast(&size,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);
/* 获得棋盘划分的数目 */
t=(int)sqrt(p);
if (t>size)
t=size;
if(size%t!=0)
for(;;)
{
t--;
if(size%t==0)
break;
}
/* 获得实际利用的处理器个数 */
p=t*t;
/* 每个子方阵的尺寸 */
m=size/t;
/* a保存子方阵,b是临时矩阵,是主进程用来保存待发送给别的进程的子方阵 */
a=(float *)malloc(floatsize*m*m);
b=(float *)malloc(floatsize*m*m);
if (a==NULL||b==NULL)
printf("allocate space fail!");
/* 对主进程,获得自己的子方阵(即左上角的子方阵) */
if (my_rank==0)
{
for(i=0;i<m;i++)
for(j=0;j<m;j++)
a(i,j)=A[i][j];
}
/* 主进程向其他进程发送数据 */
if (my_rank==0)
{
for(i=1;i<p;i++)
{
v=i/t; /* 子方阵的行号 */
u=i%t; /* 子方阵的列号 */
for(j=v*m;j<(v+1)*m;j++)
for(k=u*m;k<(u+1)*m;k++)
b((j%m),(k%m))=A[i][k]; /* 将子方阵暂存在b中 */
/* 将子方阵发送到相应的进程 */
MPI_Send(b,m*m,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD);
}
}
else if (my_rank<p) /* 对其他进程,从主进程接收数据 */
MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);
time1=MPI_Wtime();
/* 对下三角的子方阵进行处理 */
if ((my_rank/t)>(my_rank%t)&&my_rank<p)
{
v=my_rank/t; /* 行号 */
u=my_rank%t; /* 列号 */
/* 发送子方阵到位于相应上三角位置的进程 */
MPI_Send(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),(u*t+v),MPI_COMM_WORLD);
/* 从相应上三角位置的进程接收数据 */
MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);
}
/* 对上三角的子方阵进行处理 */
if ((my_rank/t)<(my_rank%t)&&my_rank<p)
{
v=my_rank/t; /* 行号 */
u=my_rank%t; /* 列号 */
/* 将子方阵元素复制到b */
for(i=0;i<m;i++)
for(j=0;j<m;j++)
b(i,j)=a(i,j);
/* 从相应下三角位置的进程接收数据 */
MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);
/* 子方阵发送到位于相应下三角位置的进程 */
MPI_Send(b,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),(u*t+v),MPI_COMM_WORLD);
}
/* 对每一个子方阵进行转置 */
for(i=1;i<m;i++)
for(j=0;j<i;j++)
{
temp=a(i,j);
a(i,j)=a(j,i);
a(j,i)=temp;
}
/* 主进程开始将转置的结果进行组合
先将主进程的结果组合到B中左上角
*/
if (my_rank==0)
{
for(i=0;i<m;i++)
for(j=0;j<m;j++)
B(i,j)=a(i,j);
}
/* 主进程从其他进程接收结果,组合到B的相应位置 */
if (my_rank==0)
{
for(i=1;i<p;i++)
{
/* 从其他进程接收结果 */
MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD,&status);
v=i/t; /* 结果的行号 */
u=i%t; /* 结果的列号 */
for(j=v*m;j<(v+1)*m;j++)
for(k=u*m;k<(u+1)*m;k++)
B(j,k)=a((j%m),(k%m)); /* 结果组合到B的相应位置 */
}
}
else if(my_rank<p) /* 其他进程发送结果到主进程 */
MPI_Send(a,m*m,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD);
/* 由主进程打印计算结果 */
if (my_rank==0)
{
// printf("Input of file \"dataIn.txt\"\n");
printf("%d\t%d\n", size, size);
for(i=0;i<size;i++)
{
for(j=0;j<size;j++) printf("%d\t",A[i][j]);
printf("\n");
}
printf("\nOutput of Matrix AT\n");
for(i=0;i<size;i++)
{
for(j=0;j<size;j++) printf("%f\t",B(i,j));
printf("\n");
}
}
time2=MPI_Wtime();
/* 由主进程打印时间信息 */
if (my_rank==0)
{
printf("\n");
printf("Whole running time = %f seconds\n",time2-starttime);
printf("Distribute data time = %f seconds\n",time1-starttime);
printf("Parallel compute time = %f seconds\n",time2-time1);
}
MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);
MPI_Finalize();
Environment_Finalize(a,b);
return(0);
}
