【发布时间】：2021-09-20 00:51:51
【问题描述】：
我在 c 中创建了一个数独求解器，到目前为止它正在工作。
我正在读取一个 txt 文件并将其解析为一个 9x9 int 数组：int sudoku[9][9]
我实现了一个简单的蛮力回溯算法，我检查每个位置。如果我需要分配一个数字，我会遍历值 1 到 9 并检查它们是否有效。如果它们合适，我将移至下一个索引。
我需要并行化算法以使用 MPI 与多个处理器一起工作，但我真的不知道从哪里以及如何开始。
现在我首先尝试使用 OpenMP 任务并行执行。我想并行检查可能的数字，理想情况下为每个需要检查的数字创建一个任务。
我目前的做法：
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <omp.h>
#include <time.h>
#include <unistd.h>
#define SIZE 9
#define UNASSIGNED 0
// compile with
// gcc -fopenmp <filename>.c -o <name>
//Optional set num of threads: export OMP_NUM_THREADS=4
// ./<name>
clock_t start, end;
void print_grid(int grid[SIZE][SIZE]) {
for (int row = 0; row < SIZE; row++) {
for (int col = 0; col < SIZE; col++) {
printf("%2d", grid[row][col]);
}
printf("\n");
}
}
//https://stackoverflow.com/questions/1726302/removing-spaces-from-a-string-in-c
void remove_spaces(char* s) {
const char* d = s;
do {
while (*d == ' ') {
++d;
}
} while (*s++ = *d++);
}
int is_exist_row(int grid[SIZE][SIZE], int row, int num){
for (int col = 0; col < 9; col++) {
if (grid[row][col] == num) {
return 1;
}
}
return 0;
}
int is_exist_col(int grid[SIZE][SIZE], int col, int num) {
for (int row = 0; row < 9; row++) {
if (grid[row][col] == num) {
return 1;
}
}
return 0;
}
int is_exist_box(int grid[SIZE][SIZE], int startRow, int startCol, int num) {
for (int row = 0; row < 3; row++) {
for (int col = 0; col < 3; col++) {
if (grid[row + startRow][col + startCol] == num) {
return 1;
}
}
}
return 0;
}
int is_safe_num(int grid[SIZE][SIZE], int row, int col, int num) {
return !is_exist_row(grid, row, num)
&& !is_exist_col(grid, col, num)
&& !is_exist_box(grid, row - (row % 3), col - (col %3), num);
}
int find_unassigned(int grid[SIZE][SIZE], int *row, int *col) {
for (*row = 0; *row < SIZE; (*row)++) {
for (*col = 0; *col < SIZE; (*col)++) {
if (grid[*row][*col] == 0) {
return 1;
}
}
}
return 0;
}
int solve(int grid[SIZE][SIZE]) {
int row = 0;
int col = 0;
if (!find_unassigned(grid, &row, &col)){
return 1;
}
for (int num = 1; num <= SIZE; num++ ) {
if (is_safe_num(grid, row, col, num)) {
int val = 0;
#pragma omp task firstprivate(grid, row, col,val,num)
{
int copy_grid[SIZE][SIZE];
for (int row = 0; row < SIZE; row++) {
for (int col = 0; col < SIZE; col++) {
copy_grid[row][col] = grid[row][col];
}
}
copy_grid[row][col] = num;
val = solve(copy_grid);
if(val) {
print_grid(copy_grid);
end = clock();
double time_spent = (double)(end - start) / CLOCKS_PER_SEC;
printf("\nGelöst in %f s\n",time_spent);
exit(0);
}
}
if (val) {
return 1;
}
grid[row][col] = UNASSIGNED;
#pragma omp taskwait
}
}
return 0;
}
int main(int argc, char** argv) {
int sudoku[SIZE][SIZE];
FILE *file;
char *line = NULL;
size_t len = 0;
ssize_t read;
int i,j;
i =0;
file = fopen("Test_Sudoku_VeryDifficult.txt","r");
if(file) {
while(read = getline(&line, &len,file) != -1) {
remove_spaces(line);
for(j = 0; j < SIZE; j++) {
sudoku[i][j] = (int)line[j] - '0'; //char to int
}
i++;
}
fclose(file);
if (line) free(line);
printf("Size: %d", SIZE);
printf("\n");
start = clock();
printf("Solving Sudoku: \n");
print_grid(sudoku);
printf("---------------------\n");
#pragma omp parallel sections
{
#pragma omp section
{
solve(sudoku);
}
}
exit(EXIT_SUCCESS);
} else {
exit(EXIT_FAILURE);
}
}
我的灵感来自this stackoverflow post
我的数独文件是这样的
0 0 0 0 0 0 0 1 0
4 0 0 0 0 0 0 0 0
0 2 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0 0 5 0 4 0 7
0 0 8 0 0 0 3 0 0
0 0 1 0 9 0 0 0 0
3 0 0 4 0 0 2 0 0
0 5 0 1 0 0 0 0 0
0 0 0 8 0 6 0 0 0
当我编译并执行它时，它可以工作，但任务不会并行执行。每个任务都等待他的子任务完成，然后再进行下一个。如果我删除#pragma omp taskwait，程序将无法正常工作并且输出错误。
我在打印结果时添加了exit(0)，否则程序会继续探索其他路径。
我真的不知道我需要改变什么才能提高。
我还想通过 MPI 的多处理并行化算法，但我不知道从哪里开始。我很感激任何可以为我指明正确方向的帮助或资源。
在此先感谢您提供有关如何改进的任何帮助或建议。
【问题讨论】：
-
你为什么使用
#pragma omp section？这不是必需的，而且弊大于利。 -
#pragma omp parallel sections是从初始线程启动 OpenMP 任务的惯用语之一，与#pragma omp parallel master、#pragma omp parallel masked或#pragma omp single紧跟在#pragma omp parallel之后非常相似。
标签： c mpi openmp openmpi sudoku