import random
import time
import multiprocessing

def matrix_multiply(A, B):

    rows_A = len(A)
    cols_A = len(A[0])
    cols_B = len(B[0])

    if len(B) != cols_A:
        raise ValueError("Количество столбцов первой матрицы должно совпадать с количеством строк второй матрицы.")

    result = [[0] * cols_B for _ in range(rows_A)]

    for i in range(rows_A):
        for j in range(cols_B):
            for k in range(cols_A):
                result[i][j] += A[i][k] * B[k][j]

    return result

def parallel_multiply_worker(A, B, result, row_index, cols_A, cols_B):

    for j in range(cols_B):
        result[row_index][j] = sum(A[row_index][k] * B[k][j] for k in range(cols_A))


def parallel_matrix_multiply(A, B, num_threads):

    rows_A = len(A)
    cols_A = len(A[0])
    cols_B = len(B[0])

    if len(B) != cols_A:
        raise ValueError("Количество столбцов первой матрицы должно совпадать с количеством строк второй матрицы.")

    result = [[0] * cols_B for _ in range(rows_A)]

    processes = []
    for i in range(rows_A):
        p = multiprocessing.Process(target=parallel_multiply_worker, args=(A, B, result, i, cols_A, cols_B))
        processes.append(p)
        p.start()

    for p in processes:
        p.join()

    return result

def generate_matrix(rows, cols):
    return [[random.randint(1, 10) for _ in range(cols)] for _ in range(rows)]

def benchmark_matrix_multiplication():
    sizes = [100, 300, 500]
    num_threads = 4

    for size in sizes:
        print(f"Размер матрицы: {size}x{size}")

        A = generate_matrix(size, size)
        B = generate_matrix(size, size)

        start_time = time.time()
        matrix_multiply(A, B)
        end_time = time.time()
        print(f"Обычное умножение: {end_time - start_time:.4f} секунд")

        start_time = time.time()
        parallel_matrix_multiply(A, B, num_threads)
        end_time = time.time()
        print(f"Параллельное умножение: {end_time - start_time:.4f} секунд")

def test_matrix_multiply():
    A = [
        [1, 2],
        [3, 4]
    ]
    B = [
        [5, 6],
        [7, 8]
    ]
    expected_result = [
        [19, 22],
        [43, 50]
    ]
    result = matrix_multiply(A, B)
    assert result == expected_result, f"Тест не пройден! Результат: {result}"

    try:
        A = [
            [1, 2]
        ]
        B = [
            [5, 6],
            [7, 8]
        ]
        matrix_multiply(A, B)
    except ValueError:
        print("Ошибка умножения матриц с несовпадающими размерами (ожидаемо).")

if __name__ == "__main__":
    print("Запуск тестов...")
    test_matrix_multiply()
    print("Тесты пройдены успешно!")

    print("\nЗапуск бенчмаркинга...")
    benchmark_matrix_multiplication()