DAS_2024_1/presnyakova_victoria_lab_5/main.py

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


def multiply_matrices_sequential(matrix_a, matrix_b):
    if len(matrix_a[0]) != len(matrix_b):
        raise ValueError("матрицы имеют разную длину")

    result = [[0 for _ in range(len(matrix_b[0]))] for _ in range(len(matrix_a))]

    for i in range(len(matrix_a)):
        for j in range(len(matrix_b[0])):
            for k in range(len(matrix_b)):
                result[i][j] += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j]

    return result


def multiply_row(args):
    matrix_a, matrix_b, i = args
    row_result = [0 for _ in range(len(matrix_b[0]))]
    for j in range(len(matrix_b[0])):
        for k in range(len(matrix_b)):
            row_result[j] += matrix_a[i][k] * matrix_b[k][j]
    return row_result, i


def multiply_matrices_parallel(matrix_a, matrix_b, threads):
    if len(matrix_a[0]) != len(matrix_b):
        raise ValueError("матрицы имеют разную длину")

    result = [[0 for _ in range(len(matrix_b[0]))] for _ in range(len(matrix_a))]

    with multiprocessing.Pool(processes=threads) as pool:
        args_list = [(matrix_a, matrix_b, i) for i in range(len(matrix_a))]
        rows_results = pool.map(multiply_row, args_list)

    for row_result, row_index in rows_results:
        result[row_index] = row_result

    return result


# Бенчмарк тесты
def benchmark(matrix_size, num_threads):
    A = np.random.rand(matrix_size, matrix_size)
    B = np.random.rand(matrix_size, matrix_size)

    # Последовательное умножение
    start_time = time.time()
    multiply_matrices_sequential(A, B)
    sequential_time = time.time() - start_time

    # Параллельное умножение
    start_time = time.time()
    multiply_matrices_parallel(A, B, num_threads)
    parallel_time = time.time() - start_time

    print(f"Размер матрицы: {matrix_size}x{matrix_size}")
    print(f"Время последовательного алгоритма: {sequential_time:.4f} секунд")
    print(f"Время параллельного алгоритма ({num_threads} потоков): {parallel_time:.4f} секунд")
    print("\n")


if __name__ == '__main__':

    # Проведение бенчмарков
    sizes = [100, 300, 500]
    for size in sizes:
        benchmark(size, num_threads=1)  # 1 поток для проверки равенства результатов
        benchmark(size, num_threads=4)  # 4 потока