Alexey/DAS_2023_1
2
1
Fork 1
Code Issues Pull Requests 52 Packages Projects Releases Wiki Activity

kutygin_andrey_lab_6_ready

Browse Source
This commit is contained in:
UrOldFriendSoul 2024-01-16 12:25:18 +04:00
parent d867909883
commit 50021c6691
10 changed files with 315 additions and 0 deletions
Show Stats Download Patch File Download Diff File Expand all files Collapse all files

55
kutygin_andrey_lab_5/.idea/workspace.xml Normal file
View File

@ -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>

3
kutygin_andrey_lab_6/.idea/.gitignore vendored Normal file
View File

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

6
kutygin_andrey_lab_6/.idea/jpa-buddy.xml Normal file
View File

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

9
kutygin_andrey_lab_6/.idea/misc.xml Normal file
View File

@ -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>

8
kutygin_andrey_lab_6/.idea/modules.xml Normal file
View File

@ -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>

101
kutygin_andrey_lab_6/README.md Normal file
View File

@ -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

BIN
kutygin_andrey_lab_6/img.png Normal file
View File

Binary file not shown.
Side by Side

After

Width:  |  Height:  |  Size: 49 KiB

11
kutygin_andrey_lab_6/lab6.iml Normal file
View File

@ -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>

BIN
kutygin_andrey_lab_6/out/production/lab6/Main.class Normal file
View File

Binary file not shown.

122
kutygin_andrey_lab_6/src/Main.java Normal file
View File

@ -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();
}
}