问题描述
我正在尝试制作一个迷你 C 程序来理解 MPI
,我想让用户输入程序将接收多少个数字,这些数字,然后 scatter
它们在进程中均等。然后每个进程将计算它的局部平均值,然后使用 gather
根进程将计算整个平均值。这些数字存储在一个固定大小的数组中。我遇到的问题是根进程不计算平均值,我不知道为什么。我分散并收集了我在其他示例中看到的数字,但我无法让它发挥作用。这就是我所拥有的。
#include <stdio.h>
#include "mpi.h"
int main(int argc,char** argv){
int my_rank;
int p;
int n;
int i;
int size;
int loc_num;
int loc_sum;
int fin=0;
int avg;
int loc_avg;
int root=0;
int data[100];
int data_loc[100];
int data_aver[100];
int final_res[100];
MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&p);
if (my_rank == 0){
printf("Input how many numbers: ");
scanf("%d",&n);
printf("Input the elements of the array: ");
for(i=0; i<n; i++){
scanf("%d",&data[i]);
}
}
MPI_Bcast(&n,1,MPI_INT,root,MPI_COMM_WORLD);
loc_num = n/p;
MPI_Scatter(&data,loc_num,data_loc,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0; i< loc_num; i++){
loc_sum += data_loc[i];
loc_avg = loc_sum / loc_num;
}
if(my_rank==0){
MPI_Gather(&loc_avg,final_res,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0; i<n; i++){
fin += final_res[i];
}
avg=fin/n;
printf("Final average: %d \n",avg);
}
MPI_Finalize();
return 0;
}
解决方法
您的代码存在一些小问题,即未使用的变量和未初始化的变量。您应该使用一些 warning flags 编译您的代码,例如 -Wall
和 -pedantic
等。那些警告用户上述问题的标志。
此外,您可以更改此设置:
for(i=0; i< loc_num; i++){
loc_sum += data_loc[i];
loc_avg = loc_sum / loc_num;
}
到
for(i=0; i< loc_num; i++){
loc_sum += data_loc[i];
}
loc_avg = loc_sum / loc_num;
您需要将变量 loc_sum
初始化为零,因为代码第一次与该变量交互是执行 loc_sum += data_loc[i];
,否则为 undefined behavior。
由于平均值可以是浮点数,变量loc_avg
、avg
和fin
的数据类型应该是float
作为类型(或double) 而不是 int
。
您仅通过主调用 MPI_Gather
:
if(my_rank==0){
MPI_Gather(&loc_avg,loc_num,MPI_INT,final_res,root,MPI_COMM_WORLD);
for(i=0; i<n; i++){
fin += final_res[i];
}
avg=fin/n;
printf("Final average: %d \n",avg);
}
MPI_Gather
是一个 collect 通信指令,它应该被组内的所有进程调用。此外,您正在使用错误的参数调用 MPI_Gather,而不是:
MPI_Gather(&loc_avg,MPI_COMM_WORLD);
调用
MPI_Gather(&loc_avg,1,MPI_FLOAT,MPI_COMM_WORLD);
此 loc_num = n/p;
仅在输入可以在进程之间均匀分配时才能正常工作,但是(例如)如果您输入 10
和 4
进程 loc_num = n/p;
将等于 2,因此每个进程将计算 10 中的 2。因此,所有进程将计算 8
而不是 10
。这个我就交给你解决了。或者,您可以假设 n/p
总是产生一个自然数。
最后,而不是:
for(i=0; i<n; i++){
fin += final_res[i];
}
avg=fin/n;
你应该有
for(i=0; i<p; i++){
fin += final_res[i];
}
avg=fin/p;
您想要 sum
所有进程的局部平均值,因此使用进程总数“p”,而不是输入数组“n”的大小。
一些建议:
- 如果可以,将变量声明为尽可能靠近使用它们的代码;
- 例如,为变量命名更好的名称,而不是“n”和“p”,分别称为 input_size 和“total_processes”。
IMO 这提高了代码的可读性。进行所有这些更改后,您的代码将如下所示:
#include <stdio.h>
#include "mpi.h"
int main(int argc,char** argv){
int my_rank;
int total_processes;
int root = 0;
int data[100];
int data_loc[100];
float final_res[100];
MPI_Init(&argc,&argv);
MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);
MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&total_processes);
int input_size = 0;
if (my_rank == 0){
printf("Input how many numbers: ");
scanf("%d",&input_size);
printf("Input the elements of the array: ");
for(int i=0; i<input_size; i++){
scanf("%d",&data[i]);
}
}
MPI_Bcast(&input_size,MPI_COMM_WORLD);
int loc_num = input_size/total_processes;
MPI_Scatter(&data,data_loc,MPI_COMM_WORLD);
int loc_sum = 0;
for(int i=0; i< loc_num; i++)
loc_sum += data_loc[i];
float loc_avg = (float) loc_sum / (float) loc_num;
MPI_Gather(&loc_avg,MPI_COMM_WORLD);
if(my_rank==0){
float fin = 0;
for(int i=0; i<total_processes; i++)
fin += final_res[i];
float avg = fin / (float) total_processes;
printf("Final average: %f \n",avg);
}
MPI_Finalize();
return 0;
}
测试输入: 10 个元素,其中元素为 {1,2,3,4,5,6,7,8}
结果:
PROCESS=0 loc_avg=1.5 {1,2}
PROCESS=1 loc_avg=3.5 {3,4}
PROCESS=2 loc_avg=5.5 {5,6}
PROCESS=3 loc_avg=7.5 {7,8}
Final average: 4.500000