多线程读取矩阵文件+多线程矩阵乘法(C++实现)

快来打我* 2022-05-23 10:37 215阅读 0赞

## 算法概述 ##

*  矩阵乘法可以在算法层面上进行并行。
 *  **vector< vector > Mat\[3\];** 这个二维向量数组就是来放做矩阵乘法中的那些矩阵的。Mat\[0\]是矩阵A，Mat\[1\]是矩阵B，Mat\[2\]是乘法的结果矩阵。所以下图中关于这个就做了类似的修改。
 *  **readMat**就是用来读取特定的矩阵。注意，这里的target矩阵要用指针，如果改成用引用的模式，就会报错。这可能跟引用的机制有关，具体没有深入研究过。
 *  **run\_test\_parallel**函数就是用来算结果矩阵的每一行的。
 *  **filenames**这个数组，用来放文件名。（**注意，需要使用const char\* \[\]**）
 *  **vt.clear();**结束之后，记得将这个线程向量给clear掉，后面也用到了。节省空间。
 *  **if (Mat\[0\]\[0\].size() == Mat\[1\].size())** 是用来判断是否可以进行矩阵乘法的。
 *  之后初始化结果矩阵的时候，算法复杂度是**O(a+c)**，而不是一般认为的**O(a\*c)**
 *  再来就是计算矩阵乘法，并输出结果了。

## 程序 ##

#include <iostream>
    #include <vector>
    #include <fstream>
    #include <thread>
    using namespace std;
    vector< vector<int> > Mat[3];
    
    void readMat(const char* filename, vector< vector<int> >* target) {
        int a, b, c;
        ifstream in(filename);
        in >> a >> b;
        for (int i = 0; i < a; ++i) {
            vector<int> temp;
            for (int j = 0; j < b; ++j) {
                in >> c;
                temp.push_back(c);
            }
            (*target).push_back(temp);
            temp.clear();
        }
        in.close();
    }
    void run_test_parallel(int row_index, int column_cntA, int column_cntB)
    {
        // Go over every column of matrixB
        for (int i = 0; i<column_cntB; i++)
        {
            // to compute every element of (row_index)-th row of answer
            Mat[2][row_index][i] = 0;
    
            // Compute the answer
            // Number of columns in A = Number of rows in B
            for (int j = 0; j<column_cntA; j++)
                Mat[2][row_index][i] += Mat[0][row_index][j] * Mat[1][j][i];
        }
    }
    int main() {
        const char *filenames[] = { "1.txt", "2.txt" };
        vector<thread> vt;
        for (int i = 0; i < 2; ++i)
            vt.push_back(thread(readMat, filenames[i], &Mat[i]));
        for (int i = 0; i < 2; ++i)
            vt[i].join();
        vt.clear();
        if (Mat[0][0].size() == Mat[1].size()) {
            int a = Mat[0].size(), b = Mat[1].size(), c = Mat[1][0].size();
            vector<int> temp;
            for (int j = 0; j < c; ++j) temp.push_back(0);
            for (int i = 0; i < a; ++i)  Mat[2].push_back(temp);
    
            // Create a threads, because there are a rows in Mat[0]
            // Each thread will be running function "run_test_parallel"
    
            for (int i = 0; i<a; i++)
                vt.push_back(thread(run_test_parallel, i, b, c));
            for (int i = 0; i<a; i++)
                vt[i].join();
    
            for (int i = 0; i < 2; ++i) {
                for (int j = 0; j < Mat[i].size(); ++j) {
                    for (int k = 0; k < Mat[i][j].size(); ++k) {
                        cout << Mat[i][j][k] << " ";
                    }
                    cout << endl;
                }
                if (i == 0)
                    cout << "MULTIPLED\n";
                else
                    cout << "EQUAL TO --->\n";
            }
            for (int i = 0; i < a; ++i) {
                for (int j = 0; j < c; ++j) {
                    cout << Mat[2][i][j] << " ";
                }
                cout << endl;
            }
        }
        else {
            cout << "Can't Multiple!!\n";
        }
    
        system("pause");
        return 0;
    }