import numpy as np
import concurrent.futures
import time
import psutil


def multiply_row(row, matrix_b):                                                    # Функция для умножения строки матрицы A на матрицу B
    return np.dot(row, matrix_b)


def parallel_matrix_multiplication(matrix_a, matrix_b, num_threads, interval):
    memory = psutil.virtual_memory()
    num_rows_a, num_cols_a = matrix_a.shape
    num_rows_b, num_cols_b = matrix_b.shape
    assert num_cols_a == num_rows_b, "Размеры матриц несовместимы для перемножения"

    with concurrent.futures.ThreadPoolExecutor(max_workers=num_threads) as executor: # Отправляем задачи в пул потоков
        start_time = time.time()
        results = []
        for i in range(num_rows_a):
            result = executor.submit(multiply_row, matrix_a[i], matrix_b)
            results.append((i, result))
        sorted_results = sorted(results, key=lambda x: x[0])
        result_matrix = np.vstack(
            [result.result() for _, result in sorted_results])                    # Получаем результаты выполнения задач
        end_time = time.time()

    execution_time = end_time - start_time
    return result_matrix, execution_time, psutil.cpu_percent(interval=interval), memory.percent


def test(parallel):
    a = np.array([[1, 2, 3], [4, 5, 6]])
    b = np.array([[7, 8], [9, 10], [11, 12]])
    if parallel:
        result = parallel_matrix_multiplication(b, a, num_threads=2, interval=0.5)
    else:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=1, interval=0.5)
    print("Результат умножения:")
    print(result[0])
    print("Время выполнения: " + str(result[1]) + " сек.")
    print("Загрузка ЦП: " + str(result[2]) + "%")
    print("Использование ОЗУ: " + str(result[3]) + "%")


def bench100x100(parallel):
    a = np.random.randint(0, 100, size=(100, 100))
    b = np.random.randint(0, 100, size=(100, 100))
    if parallel:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=100, interval=1)
    else:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=1, interval=1)
    print("Результат умножения:")
    print(result[0])
    print("Время выполнения: " + str(result[1]) + " сек.")
    print("Загрузка ЦП: " + str(result[2]) + "%")
    print("Использование ОЗУ: " + str(result[3]) + "%")


def bench300x300(parallel):
    a = np.random.randint(0, 100, size=(300, 300))
    b = np.random.randint(0, 100, size=(300, 300))
    if parallel:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=300, interval=1)
    else:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=1, interval=1)
    print("Результат умножения:")
    print(result[0])
    print("Время выполнения: " + str(result[1]) + " сек.")
    print("Загрузка ЦП: " + str(result[2]) + "%")
    print("Использование ОЗУ: " + str(result[3]) + "%")


def bench500x500(parallel):
    a = np.random.randint(0, 100, size=(500, 500))
    b = np.random.randint(0, 100, size=(500, 500))
    if parallel:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=500, interval=1)
    else:
        result = parallel_matrix_multiplication(a, b, num_threads=1, interval=1)
    print("Результат умножения:")
    print(result[0])
    print("Время выполнения: " + str(result[1]) + " сек.")
    print("Загрузка ЦП: " + str(result[2]) + "%")
    print("Использование ОЗУ: " + str(result[3]) + "%")


if __name__ == '__main__':
    test(parallel=True)
    # bench100x100(parallel=True)
    # bench300x300(parallel=True)
    # bench500x500(parallel=True)