使用 OpenMP 並行化選擇排序

Question

我需要使用 OpenMP 實現並行選擇排序算法，盡管我在 SO 或 Internet 上找不到太多信息。

這是我的序列號：

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]);
    }
}

---

有人知道如何並行實現這種類型的排序算法嗎？ 至少在理論上？

Answer 1

由於數組不斷變化，外層的for無法並行化，所以我們需要將內層的for並行化。

所以我們需要使用最大縮減，但由於我們不需要最大值，我們還需要這個最大值的索引，我們需要聲明一個接收結構的新縮減（僅在 OpenMP 4.0 中可用），在這里它功能齊全：

#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 發布的解決方案僅適用於自然數數組。

如果你使用這個數組，你會得到一個錯誤的結果：

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

減持聲明：

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

沒有指定初始化子句，因此在並行循環的每次迭代中， max.val和max.index都被初始化為 0，即使我們在循環之前對它們進行了初始化。

有關詳細信息，請參閱用戶定義的縮減語法。

正確的聲明應該是：

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

如果您願意，您也可以以相同的方式進行“最小”縮減（顯然，更改索引和關系符號）。

Answer 3

選擇排序遠非最佳。 您應該使用串行的正式高效算法（例如qsort），因為它幾乎肯定會擊敗線程選擇排序以進行重要的使用。

建議合並排序的評論很好。

你在這里展示的線程選擇排序並不難，但由於這是錯誤的事情，我不會去展示它。