简介
细胞自动机（又称元胞自动机），名字虽然很深奥，但是它的行为却是非常美妙的。所有这些怎样实现的呢？我们可以把计算机中的宇宙想象成是一堆方格子构成的封闭空间，尺寸为N的空间就有NN个格子。而每一个格子都可以看成是一个生命体，每个生命都有生和死两种状态，如果该格子生就显示蓝色，死则显示白色。每一个格子旁边都有邻居格子存在，如果我们把33的9个格子构成的正方形看成一个基本单位的话，那么这个正方形中心的格子的邻居就是它旁边的8个格子。
每个格子的生死遵循下面的原则：
1． 如果一个细胞周围有3个细胞为生（一个细胞周围共有8个细胞），则该细胞为生（即该细胞若原先为死，则转为生，若原先为生，则保持不变） 。
2． 如果一个细胞周围有2个细胞为生，则该细胞的生死状态保持不变；
3． 在其它情况下，该细胞为死（即该细胞若原先为生，则转为死，若原先为死，则保持不变）
实现思路
将全局矩阵分解为大小相等的（工作）块，这样我们就可以实现生命的游戏。
初始化：从文件中读取数据：一个包含游戏初始状态的m×n矩阵。
为了与其他处理器通信，我设置了一个局部矩阵和一个全局矩阵。局部矩阵是一种混合状态。对于处理器0，它可以从局部矩阵中获得全局矩阵。
MPI并行实现
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#include <stdio.h> #include <string.h> #include "mpi.h" #include <stdlib.h> static int MAX_M; static int MAX_N; static int epoch; static int DEAD=0; static int ALIVE=1; double exe_time; int size, myid, s, ver, row, col, dir; int *local_matrix = NULL; int *tmpmatrix = NULL; int *global_matrix = NULL; int *newglobal_matrix = NULL; MPI_Request requests[4]; MPI_Status status[4]; FILE * matrix; void display(int *local_matrix){ int i, j; printf("%10c", ' '); printf("$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$\n"); for (i = 0; i < MAX_M; i++){ printf("\n%10c", ' '); for (j = 0; j < MAX_N; j++) if (local_matrix[i * MAX_N + j] == ALIVE) printf("+"); else printf("-"); } printf("\n%10c\n", ' '); } int adj8(int neighbor, int row, int col){ int res; if(neighbor == 2){ return local_matrix[row * MAX_N + col]; }else if(neighbor == 3){ return ALIVE; }else{ return DEAD; } } int main(int argc,char *argv[]){ MPI_Init(&argc, &argv); MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &size); MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &myid); ver = MAX_M / size; epoch= atoi(argv[1]); MAX_M= atoi(argv[2]); MAX_N= atoi(argv[3]); local_matrix = (int*)malloc(sizeof(int) * (ver+2) * MAX_N); tmpmatrix = (int*)malloc(sizeof(int) * (ver+2) * MAX_N); for (row = 0; row < ver+2; row++) { for (col = 0; col < MAX_N; col++) { local_matrix[row*MAX_N+col] = DEAD; tmpmatrix[row*MAX_N+col] = DEAD; } } //Initialization if (myid == 0) { int i; global_matrix = (int*)malloc(sizeof(int) * MAX_M * MAX_N); newglobal_matrix = (int*)malloc(sizeof(int) * MAX_M * MAX_N); if((matrix = fopen("matrix.txt","r"))==NULL){ printf("the file can not open."); return -1; } for(row = 0; row < MAX_M; row++){ for(col = 0; col < MAX_N; col++){ fscanf(matrix,"%d ", &global_matrix[row*MAX_N + col]); } fscanf(matrix,"\n"); } memcpy(&local_matrix[MAX_N], &global_matrix[0], ver * MAX_N * sizeof(int)); for (dir = 1; dir < size; dir++) { MPI_Send(&global_matrix[dir*ver*MAX_N], ver * MAX_N, MPI_INT, dir, 1, MPI_COMM_WORLD); } display(global_matrix); } else { //For each processor, there is a local matrix. MPI_Recv(&local_matrix[MAX_N], ver * MAX_N, MPI_INT, 0, 1, MPI_COMM_WORLD, status); } exe_time = -MPI_Wtime(); for (int count=0; count<epoch;count++){ int req_id = 0; if (myid == 0) { MPI_Isend(&local_matrix[(ver)*MAX_N], MAX_N, MPI_INT, myid + 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); MPI_Irecv(&local_matrix[(ver+1)*MAX_N], MAX_N, MPI_INT, myid + 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); printf("\n"); display(local_matrix); } else { MPI_Irecv(local_matrix, MAX_N, MPI_INT, myid - 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); MPI_Isend(&local_matrix[(ver)*MAX_N], MAX_N, MPI_INT, myid + 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); MPI_Irecv(&local_matrix[(ver+1)*MAX_N], MAX_N, MPI_INT, myid + 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); MPI_Isend(&local_matrix[MAX_N], MAX_N, MPI_INT, myid - 1, 1, MPI_COMM_WORLD, &requests[req_id++]); } MPI_Waitall(req_id, requests, status); for (row = 1; row < ver+1; row+=1){ for (col = 0; col < MAX_N; col++){ int neighbor = 0, c, r; for (r = row - 1; r <= row + 1; r++) for (c = col - 1; c <= col + 1; c++){ if (c < 0 || c >= MAX_N) continue; if (local_matrix[r * MAX_N + c] == ALIVE) neighbor++; } if (local_matrix[row * MAX_N + col] == ALIVE) neighbor--; tmpmatrix[row * MAX_N + col] = adj8(neighbor, row, col); } } for (row = 1; row < ver+1; row+=1){ for (col = 0; col < MAX_N; col++){ local_matrix[row * MAX_N + col] = tmpmatrix[row * MAX_N + col]; } } } if (myid == 0) { exe_time += MPI_Wtime(); printf("Time: %lf \n", exe_time); memcpy(global_matrix, &local_matrix[MAX_N], ver * MAX_N * sizeof(int)); for (dir = 1; dir < size; dir++) { MPI_Recv(&global_matrix[dir*ver*MAX_N], ver*MAX_N, MPI_INT, dir, 1, MPI_COMM_WORLD, status); } printf("Last Status:\n"); display(global_matrix); } else { MPI_Send(&local_matrix[MAX_N], ver * MAX_N, MPI_INT, 0, 1, MPI_COMM_WORLD); } MPI_Finalize(); return 0; } |
输出示例
你好，请问在这个文章里 windows 报错这个是变量没有声明吗？我成功运行过其他消息收发代码，但是这个代码里进程意外关闭。
https://blog.csdn.net/a1309602336/article/details/138399882?csdn_share_tail=%7B%22type%22%3A%22blog%22%2C%22rType%22%3A%22article%22%2C%22rId%22%3A%22138399882%22%2C%22source%22%3A%22a1309602336%22%7D