使用 OpenMP 并行化选择排序

Question

我需要使用 OpenMP 实现并行选择排序算法，尽管我在 SO 或 Internet 上找不到太多信息。

这是我的序列号：

void selectionsort(int* arr, int size)
{
    for (int i = size - 1; i > 0; --i)
    {
        int max = i;
        for (int j = i - 1; j >= 0; --j)
        {
            if (arr[j] > arr[max])
            {
                max = j;
            }
        }
        swap(arr[i], arr[max]);
    }
}

---

有人知道如何并行实现这种类型的排序算法吗？ 至少在理论上？

Answer 1

由于数组不断变化，外层的for无法并行化，所以我们需要将内层的for并行化。

所以我们需要使用最大缩减，但由于我们不需要最大值，我们还需要这个最大值的索引，我们需要声明一个接收结构的新缩减（仅在 OpenMP 4.0 中可用），在这里它功能齐全：

#include <stdio.h>
#include <omp.h>

struct Compare { int val; int index; };
#pragma omp declare reduction(maximum : struct Compare : omp_out = omp_in.val > omp_out.val ? omp_in : omp_out)

void selectionsort(int* arr, int size)
{
    for (int i = size - 1; i > 0; --i)
    {
        struct Compare max;
        max.val = arr[i];
        max.index = i;
        #pragma omp parallel for reduction(maximum:max)
        for (int j = i - 1; j >= 0; --j)
        {
            if (arr[j] > max.val)
            {
                max.val = arr[j];
                max.index = j;
            }
        }
        int tmp = arr[i];
        arr[i] = max.val;
        arr[max.index] = tmp;
    }
}

int main()
{
        int x[10] = {8,7,9,1,2,5,4,3,0,6};
        selectionsort(x, 10);

        for (int i = 0; i < 10; i++)
                printf("%d\n", x[i]);
        return 0;
}

Answer 2

Gabriel Garcia 发布的解决方案仅适用于自然数数组。

如果你使用这个数组，你会得到一个错误的结果：

int x[10] = {-8,-7,-9,-1,-2,-5,-4,-3,0,-6};

减持声明：

#pragma omp declare reduction(maximum : struct Compare : omp_out = omp_in.val > omp_out.val ? omp_in : omp_out)

没有指定初始化子句，因此在并行循环的每次迭代中， max.val和max.index都被初始化为 0，即使我们在循环之前对它们进行了初始化。

有关详细信息，请参阅用户定义的缩减语法。

正确的声明应该是：

#pragma omp declare reduction(maximum : \
                              struct Compare : \
                              omp_out = omp_in.val > omp_out.val ? omp_in : omp_out) \
                              initializer(omp_priv=omp_orig)

如果您愿意，您也可以以相同的方式进行“最小”缩减（显然，更改索引和关系符号）。

Answer 3

选择排序远非最佳。 您应该使用串行的正式高效算法（例如qsort），因为它几乎肯定会击败线程选择排序以进行重要的使用。

建议合并排序的评论很好。

你在这里展示的线程选择排序并不难，但由于这是错误的事情，我不会去展示它。