kutygin_andrey_lab_6_ready

kutygin_andrey_lab_5/.idea/workspace.xml

@@ -0,0 +1,55 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="ChangeListManager">
+    <list default="true" id="784d5de0-2096-494b-90ff-9ac965b59c21" name="Changes" comment="" />
+    <option name="SHOW_DIALOG" value="false" />
+    <option name="HIGHLIGHT_CONFLICTS" value="true" />
+    <option name="HIGHLIGHT_NON_ACTIVE_CHANGELIST" value="false" />
+    <option name="LAST_RESOLUTION" value="IGNORE" />
+  </component>
+  <component name="MarkdownSettingsMigration">
+    <option name="stateVersion" value="1" />
+  </component>
+  <component name="ProjectId" id="2am5KjIEhkpx3aP7gL5G05y4LWg" />
+  <component name="ProjectViewState">
+    <option name="hideEmptyMiddlePackages" value="true" />
+    <option name="showLibraryContents" value="true" />
+  </component>
+  <component name="PropertiesComponent"><![CDATA[{
+  "keyToString": {
+    "RunOnceActivity.OpenProjectViewOnStart": "true",
+    "RunOnceActivity.ShowReadmeOnStart": "true",
+    "last_opened_file_path": "C:/lab5"
+  }
+}]]></component>
+  <component name="RecentsManager">
+    <key name="CopyFile.RECENT_KEYS">
+      <recent name="C:\lab5" />
+    </key>
+  </component>
+  <component name="RunManager">
+    <configuration name="Main" type="Application" factoryName="Application" temporary="true" nameIsGenerated="true">
+      <option name="MAIN_CLASS_NAME" value="Main" />
+      <module name="lab5" />
+      <method v="2">
+        <option name="Make" enabled="true" />
+      </method>
+    </configuration>
+    <recent_temporary>
+      <list>
+        <item itemvalue="Application.Main" />
+      </list>
+    </recent_temporary>
+  </component>
+  <component name="SpellCheckerSettings" RuntimeDictionaries="0" Folders="0" CustomDictionaries="0" DefaultDictionary="application-level" UseSingleDictionary="true" transferred="true" />
+  <component name="TaskManager">
+    <task active="true" id="Default" summary="Default task">
+      <changelist id="784d5de0-2096-494b-90ff-9ac965b59c21" name="Changes" comment="" />
+      <created>1704910856218</created>
+      <option name="number" value="Default" />
+      <option name="presentableId" value="Default" />
+      <updated>1704910856218</updated>
+    </task>
+    <servers />
+  </component>
+</project>

kutygin_andrey_lab_6/.idea/.gitignore

@@ -0,0 +1,3 @@
+# Default ignored files
+/shelf/
+/workspace.xml

kutygin_andrey_lab_6/.idea/jpa-buddy.xml

@@ -0,0 +1,6 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="JpaBuddyIdeaProjectConfig">
+    <option name="renamerInitialized" value="true" />
+  </component>
+</project>

kutygin_andrey_lab_6/.idea/misc.xml

@@ -0,0 +1,9 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="ProjectRootManager" version="2" languageLevel="JDK_18" default="true" project-jdk-name="18" project-jdk-type="JavaSDK">
+    <output url="file://$PROJECT_DIR$/out" />
+  </component>
+  <component name="ProjectType">
+    <option name="id" value="jpab" />
+  </component>
+</project>

kutygin_andrey_lab_6/.idea/modules.xml

@@ -0,0 +1,8 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="ProjectModuleManager">
+    <modules>
+      <module fileurl="file://$PROJECT_DIR$/lab6.iml" filepath="$PROJECT_DIR$/lab6.iml" />
+    </modules>
+  </component>
+</project>

kutygin_andrey_lab_6/README.md

@@ -0,0 +1,101 @@
+## Задание
+
+Кратко: реализовать нахождение детерминанта квадратной матрицы. 
+
+Подробно: в лабораторной работе требуется сделать два алгоритма: обычный и параллельный (задание со * - реализовать это в рамках одного алгоритма). В параллельном алгоритме предусмотреть ручное задание количества потоков (число потоков = 1 как раз и реализует задание со *), каждый из которых будет выполнять нахождение отдельной группы множителей.
+
+## Ход работы 
+***
+### Обычный алгоритм
+
+`private static BigDecimal findDeterminantGauss(double[][] matrix) {
+int n = matrix.length;
+BigDecimal det = BigDecimal.ONE;`
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            int maxRow = i;
+            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
+                if (Math.abs(matrix[j][i]) > Math.abs(matrix[maxRow][i])) {
+                    maxRow = j;
+                }
+            }
+
+            if (maxRow != i) {
+                double[] temp = matrix[i];
+                matrix[i] = matrix[maxRow];
+                matrix[maxRow] = temp;
+
+                det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
+            }
+
+            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
+                double factor = matrix[j][i] / matrix[i][i];
+                for (int k = i; k < n; k++) {
+                    matrix[j][k] -= factor * matrix[i][k];
+                }
+            }
+        }
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[i][i]));
+        }
+
+        return det;
+    }
+### Параллельный алгоритм 
+`private static BigDecimal findDeterminantGaussParallel(double[][] matrix, int threadsCount) {
+int n = matrix.length;
+final BigDecimal[] det = {BigDecimal.ONE};`
+
+        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadsCount);
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            final int rowIdx = i;
+
+            int maxRow = rowIdx;
+            for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
+                if (Math.abs(matrix[j][rowIdx]) > Math.abs(matrix[maxRow][rowIdx])) {
+                    maxRow = j;
+                }
+            }
+
+            if (maxRow != rowIdx) {
+                double[] temp = matrix[rowIdx];
+                matrix[rowIdx] = matrix[maxRow];
+                matrix[maxRow] = temp;
+                det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
+            }
+            executor.execute(() -> {
+                for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
+                    double factor = matrix[j][rowIdx] / matrix[rowIdx][rowIdx];
+                    for (int k = rowIdx; k < n; k++) {
+                        matrix[j][k] -= factor * matrix[rowIdx][k];
+                    }
+                }
+            });
+            det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[rowIdx][rowIdx]));
+        }
+
+        executor.shutdown();
+
+        try {
+            executor.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
+        } catch (InterruptedException e) {
+            e.printStackTrace();
+        }
+
+        return det[0];
+    }
+## Результат
+***
+![](img.png)
+
+Из данного скриншота можно сделать вывод, что нахождение детерминанта для матрицы:
+
+100х100 - обычный алгоритм работает лучше параллельного, но разница не сказать что значительная
+
+300х300 - обычный алгоритм работает хуже параллельного, но при добавлении потоков параллельный алгоритм работает чуть хуже
+
+500х500 - обычный алгоритм работает значительно лучше параллельного, но параллельный начинает показывать себя лучше при увеличении количества потоков (но обычный алгоритм все равно лучше)
+
+**Видео**: https://disk.yandex.ru/d/BXTTvXU_YwJmMA

kutygin_andrey_lab_6/lab6.iml

@@ -0,0 +1,11 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<module type="JAVA_MODULE" version="4">
+  <component name="NewModuleRootManager" inherit-compiler-output="true">
+    <exclude-output />
+    <content url="file://$MODULE_DIR$">
+      <sourceFolder url="file://$MODULE_DIR$/src" isTestSource="false" />
+    </content>
+    <orderEntry type="inheritedJdk" />
+    <orderEntry type="sourceFolder" forTests="false" />
+  </component>
+</module>

kutygin_andrey_lab_6/src/Main.java

@@ -0,0 +1,122 @@
+import java.math.BigDecimal;
+import java.util.Arrays;
+import java.util.concurrent.ExecutorService;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.TimeUnit;
+
+public class Main {
+    public static double[][] generateMatrix(int n) {
+        double[][] matrix = new double[n][n];
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            for (int j = 0; j < n; j++) {
+                matrix[i][j] = Math.round((Math.random() * 5));
+            }
+        }
+        return matrix;
+    }
+
+    private static BigDecimal findDeterminantGauss(double[][] matrix) {
+        int n = matrix.length;
+        BigDecimal det = BigDecimal.ONE;
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            int maxRow = i;
+            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
+                if (Math.abs(matrix[j][i]) > Math.abs(matrix[maxRow][i])) {
+                    maxRow = j;
+                }
+            }
+
+            if (maxRow != i) {
+                double[] temp = matrix[i];
+                matrix[i] = matrix[maxRow];
+                matrix[maxRow] = temp;
+
+                det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
+            }
+
+            for (int j = i + 1; j < n; j++) {
+                double factor = matrix[j][i] / matrix[i][i];
+                for (int k = i; k < n; k++) {
+                    matrix[j][k] -= factor * matrix[i][k];
+                }
+            }
+        }
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            det = det.multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[i][i]));
+        }
+
+        return det;
+    }
+
+    private static BigDecimal findDeterminantGaussParallel(double[][] matrix, int threadsCount) {
+        int n = matrix.length;
+        final BigDecimal[] det = {BigDecimal.ONE};
+
+        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(threadsCount);
+
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            final int rowIdx = i;
+
+            int maxRow = rowIdx;
+            for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
+                if (Math.abs(matrix[j][rowIdx]) > Math.abs(matrix[maxRow][rowIdx])) {
+                    maxRow = j;
+                }
+            }
+
+            if (maxRow != rowIdx) {
+                double[] temp = matrix[rowIdx];
+                matrix[rowIdx] = matrix[maxRow];
+                matrix[maxRow] = temp;
+                det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(-1));
+            }
+            executor.execute(() -> {
+                for (int j = rowIdx + 1; j < n; j++) {
+                    double factor = matrix[j][rowIdx] / matrix[rowIdx][rowIdx];
+                    for (int k = rowIdx; k < n; k++) {
+                        matrix[j][k] -= factor * matrix[rowIdx][k];
+                    }
+                }
+            });
+            det[0] = det[0].multiply(BigDecimal.valueOf(matrix[rowIdx][rowIdx]));
+        }
+
+        executor.shutdown();
+
+        try {
+            executor.awaitTermination(1, TimeUnit.DAYS);
+        } catch (InterruptedException e) {
+            e.printStackTrace();
+        }
+
+        return det[0];
+    }
+
+    public static void main(String[] args) {
+        run(100, 1);
+        run(100, 5);
+        run(300, 1);
+        run(300, 5);
+        run(500, 1);
+        run(500, 5);
+    }
+
+    public static void run(int n, int threadCount) {
+        System.out.println(String.format("Matrix size: %d X %d", n, n));
+        double[][] a = generateMatrix(n);
+        double[][] aClone = Arrays.copyOf(a, n);
+
+        long time = System.currentTimeMillis();
+        BigDecimal determinantGauss = findDeterminantGauss(a);
+        System.out.println("Execution time: " + (System.currentTimeMillis() - time) + "ms");
+
+        time = System.currentTimeMillis();
+        BigDecimal determinantGaussAsync = findDeterminantGaussParallel(aClone, threadCount);
+        System.out.println("Execution time parallel: " + (System.currentTimeMillis() - time) + "ms, " +
+                "threads count: " + threadCount);
+        System.out.println();
+    }
+}