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匆忙的大三早已结束，时隔两月，再以此文祭奠我炸掉的多核考试

这次考试真正能写出来的也就两道题，以下简单地记录一下。

第二题

随机产生2个10*10的浮点数矩阵A和B，先将矩阵A和B作转置，然后再相乘，请用windows 多线程函数方法和openMP方式分别编写实现上述运算的C语言并行实现程序，要求显示矩阵A和B，以及最终的运算结果。

题目涉及到矩阵转置和相乘两个主要内容，在编程时，我只对矩阵相乘进行openmp和多线程并行处理。

本题中，假设$A、B$均为$N\times N$矩阵，令$C=AB$，则矩阵$C$第$i$行第$j$列原始可表示为：

为了减少线程开销，我们只对最外层循环进行并行处理，即每个线程计算一行相乘的结果。完整程序如下：

#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include "omp.h"using namespace std;#define N 10 // 矩阵维数// 计算一行矩阵相乘结果的线程函数void func(const double* a, const double* b, double* result, int i){
       // a:矩阵a的首地址    // b:矩阵b的首地址    // result:结果矩阵的第i行首地址    // i:待计算的行号	for (int j = 0; j < N; j++)	{
   		for (int k = 0; k < N; k++)		{
   			result[j] += a[i * N + k] * b[k * N + j];		}	}}int main(){
   	double a[N][N] = {
    {
   0} }; // 矩阵a	double b[N][N] = {
    {
   0} }; // 矩阵b	double result_omp[N][N] = {
    {
   0} }; // 保存openmp计算结果	double result_multithread[N][N] = {
    {
   0} }; // 保存多线程计算结果	// 产生随机双精度矩阵	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			a[i][j] = (double)(rand() % 100) / 100;			b[i][j] = (double)(rand() % 100) / 100;		}	}	// 打印转置前的矩阵a、b	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "转置前a" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", a[i][j]);		}		cout << endl;	}	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "转置前b" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", b[i][j]);		}		cout << endl;	}	//--------- 转置 ---------	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = i; j < N; j++)		{
   			double at = a[i][j];			double bt = b[i][j];			a[i][j] = a[j][i];			b[i][j] = b[j][i];			a[j][i] = at;			b[j][i] = bt;		}	}	// 打印转置后的矩阵a、b	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "转置后a" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", a[i][j]);		}		cout << endl;	}	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "转置后b" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", b[i][j]);		}		cout << endl;	}	//--------- 矩阵相乘 ---------	// OMP方法#pragma omp parallel for	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			for (int k = 0; k < N; k++)				result_omp[i][j] += a[i][k] * b[k][j];		}	}	// 多线程方法	double* aa = a[0]; // 指向矩阵a首地址的指针	double* bb = b[0]; // 指向矩阵b首地址的指针	thread t[N];	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		// 一个线程计算一行结果，共有N个线程		t[i] = thread(func, aa, bb, result_multithread[i], i);	}	// 等待线程结束	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		t[i].join();	}	// 打印OMP计算结果	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "omp计算结果:" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", result_omp[i][j]);		}		cout << endl;	}	// 打印多线程计算结果	cout << "----------------------------" << endl;	cout << "multi thread计算结果:" << endl;	for (int i = 0; i < N; i++)	{
   		for (int j = 0; j < N; j++)		{
   			printf("%5.3lf ", result_multithread[i][j]);		}		cout << endl;	}	return 0;}
     
    
   

运行结果如下：

第三题

某停车场有100个停车位，共有3个入口，2个出口。剩余车位数量需要实时提供给各个出入口。请设计一个管理程序，要求使用多线程编程，每进入或驶出一辆车，在屏幕上输出当前空余的车位，如果没有剩余车位了，就要限制车辆进入该停车场。

这道题我感觉做复杂了，用到了C++11里的条件变量和互斥锁，设置两个条件变量，一个用于判断是否能够进入停车场，另一个用于判断是否能驶出停车场。

#include
   
    #include
    
     #include
     
      #include
      
       using namespace std;// 停车场的最大车位数量#define PAKING_SPACE_MAX 100// 入口数量#define NUM_ENTER 3// 出口数量#define NUM_GO_OUT 2// 线程中的循环次数，此时设置为100次// 这样总共驶出次数为200次，进入次数为300次，最终停车场剩余车位应该为零#define FOR_NUM 100 int parkingspace = PAKING_SPACE_MAX; // 当前停车位数量mutex m;condition_variable cv1; // 进入操作的条件变量condition_variable cv2; // 驶出操作的条件变量// 车辆进入的线程函数void t_enter(void){
       // 循环进入100辆车    for (int i = 0; i < FOR_NUM; i++)    {
           unique_lock
       
         mylock(m);        // 剩余车位数为0，表明停车场满了        if (parkingspace <= 0)            cv1.wait(mylock); // 不允许车进入，让他们在外面等        parkingspace--;        cout << "进入一辆车，剩余车位：" << parkingspace << endl;        // 唤醒一个在等待中的线程，表示现在有车可以出去        cv2.notify_one();        // 延时100ms        this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100));    }}// 车辆驶出的线程函数void t_go_out(void){
       // 循环驶出100辆车    for (int i = 0; i < FOR_NUM; i++)    {
           unique_lock
        
          mylock(m); // 如果剩余车位数大于或者等于最大车位数量，则说明停车场是空的 if (parkingspace >= PAKING_SPACE_MAX) cv2.wait(mylock); // 此时没有车辆，阻塞这个驶出线程 parkingspace++; cout << "驶出一辆车，剩余车位：" << parkingspace << endl; // 唤醒一个在等待中的进入线程，表明有空车位，可以进入 cv1.notify_one(); // 延时100ms this_thread::sleep_for(chrono::milliseconds(100)); }}int main(){ thread t1[NUM_ENTER]; // 模拟三个入口 thread t2[NUM_GO_OUT]; // 模拟两个出口 /* 开启三个入口线程*/ for (int i = 0; i < NUM_ENTER; i++) { t1[i] = thread(t_enter); } /* 开启两个出口线程 */ for (int i = 0; i < NUM_GO_OUT; i++) { t2[i] = thread(t_go_out); } /* 等待所有入口线程执行完毕 */ for (int i = 0; i < NUM_ENTER; i++) { t1[i].join(); } /* 等待所有出口线程执行完毕 */ for (int i = 0; i < NUM_GO_OUT; i++) { t2[i].join(); }}
        
       
      
     
    
   

结果如下：

转载地址：http://umvgn.baihongyu.com/