Merge pull request 'borschevskaya_anna_lab_5 is ready' (#63) from borschevskaya_anna_lab_5 into main

Reviewed-on: Alexey/DAS_2024_1#63

borschevskaya_anna_lab_5/README.md

@@ -0,0 +1,30 @@
+# Отчет. Лабораторная работа 5
+
+## Описание
+В рамках лабораторной работы была реализована программа, которая производит умножение матриц с применением последовательного и паралелльного алгоритма.
+При этом последовательный алгоритм достигается с помощью выделения одного потока на выполнение. 
+
+При указании одного потока подзадачи по умножению матриц полностью выполняются одним потоком. В качестве подзадачи было 
+выбрано нахождение строки результирующей матрицы.
+
+По условию задания необходимо было замерить результаты выполнения алгоритмов на квадратных матрицах размерами 100x100, 
+300x300, 500x500. На всех прогонах можно увидеть, что последовательное выполнение умножения матриц происходит медленнее 
+в несколько раз медленее. При этом чем больше потоков выделяется для выполнения подзадач, тем быстрее выполняется 
+алгоритм параллельного умножения.
+
+Результаты представлены на следующих изображениях:
+![100](images/100x100.PNG)
+![300](images/300x300.PNG)
+![500](images/500x500.PNG)
+
+## Как запустить
+Необходимо иметь установленную JDK 21. Можно воспользоваться встроенным в нее компилятором (javac), а затем запустить исполняемый файл (java)
+или запускать из среды разработки.
+При запуске нужно указать аргументы командной строки: 
+1. размер матриц (integer) 
+2. режим отладки (boolean) - позволяет выводить в консоль исходные матрицы и промежуточные результаты работы 
+
+## Видео-отчет
+Работоспособность лабораторной работы можно оценить в следующем [видео](https://disk.yandex.ru/i/ZafQV9CGjBIKIw). 
+Запуск происходил через IDEA с различными конфигурациями запуска (отличался размер умножаемых матриц и параметр отладки), 
+чтобы увидеть результаты выполнения на матрицах всех размеров, необходимых по условию задачи.

borschevskaya_anna_lab_5/matrix-mul/.gitignore

@@ -0,0 +1,38 @@
+target/
+!.mvn/wrapper/maven-wrapper.jar
+!**/src/main/**/target/
+!**/src/test/**/target/
+
+### IntelliJ IDEA ###
+.idea/modules.xml
+.idea/jarRepositories.xml
+.idea/compiler.xml
+.idea/libraries/
+*.iws
+*.iml
+*.ipr
+
+### Eclipse ###
+.apt_generated
+.classpath
+.factorypath
+.project
+.settings
+.springBeans
+.sts4-cache
+
+### NetBeans ###
+/nbproject/private/
+/nbbuild/
+/dist/
+/nbdist/
+/.nb-gradle/
+build/
+!**/src/main/**/build/
+!**/src/test/**/build/
+
+### VS Code ###
+.vscode/
+
+### Mac OS ###
+.DS_Store

borschevskaya_anna_lab_5/matrix-mul/pom.xml

@@ -0,0 +1,17 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project xmlns="http://maven.apache.org/POM/4.0.0"
+         xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
+         xsi:schemaLocation="http://maven.apache.org/POM/4.0.0 http://maven.apache.org/xsd/maven-4.0.0.xsd">
+    <modelVersion>4.0.0</modelVersion>
+
+    <groupId>ru.uni.rvip</groupId>
+    <artifactId>matrix-mul</artifactId>
+    <version>1.0-SNAPSHOT</version>
+
+    <properties>
+        <maven.compiler.source>21</maven.compiler.source>
+        <maven.compiler.target>21</maven.compiler.target>
+        <project.build.sourceEncoding>UTF-8</project.build.sourceEncoding>
+    </properties>
+
+</project>

borschevskaya_anna_lab_5/matrix-mul/src/main/java/ru/uni/rvip/Main.java

@@ -0,0 +1,98 @@
+package ru.uni.rvip;
+
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.Random;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.Future;
+
+public class Main {
+
+    public static void main(String[] args) {
+        var size = Integer.parseInt(args[0]);
+        var debugMode = Boolean.parseBoolean(args[1]);
+        System.out.printf("Размер матриц %dx%d\n", size, size);
+
+        var matrix1 = createRandomMatrix(size);
+        if (debugMode) {
+            printMatrix(matrix1);
+        }
+        var matrix2 = createRandomMatrix(size);
+        if (debugMode) {
+            printMatrix(matrix2);
+        }
+        var startTime = System.currentTimeMillis();
+        var result1 = mulMatrix(matrix1, matrix2, 1); // сначала передаем в метод 1 поток-исполнитель
+        var timeOfExecution = System.currentTimeMillis() - startTime;
+        if (debugMode) {
+            printMatrix(result1);
+        }
+        System.out.printf("Время умножения матриц с помощью последовательного алгоритма: %d ms\n", timeOfExecution);
+
+        var threadCounts = new int[] {2, 4, 6, 8};
+        for (var threadCount: threadCounts) { // тестирование на разном количестве потоков-исполнителей
+            startTime = System.currentTimeMillis();
+            var result2 = mulMatrix(matrix1, matrix2, threadCount);
+            timeOfExecution = System.currentTimeMillis() - startTime;
+            if (debugMode) {
+                printMatrix(result2);
+            }
+            System.out.printf("Время умножения матриц с помощью параллельного алгоритма (%d threads): %d ms\n",threadCount, timeOfExecution);
+        }
+
+    }
+
+    private static int[][] createRandomMatrix(Integer size) {
+        var matrix = new int[size][size];
+        var random = new Random();
+        for (var i = 0; i < size; i++) {
+            for (var j = 0; j < size; j++) {
+                matrix[i][j] = random.nextInt(100);
+            }
+        }
+        return matrix;
+    }
+
+    private static int[][] mulMatrix(int[][] matrix1, int[][] matrix2, Integer threadCount) {
+        if (matrix1[0].length != matrix2.length) {
+            throw new IllegalArgumentException("Количество столбцов первой матрицы должна соответствовать количеству строк второй матрицы");
+        }
+        var rows =  matrix2.length;
+        var columns = matrix1[0].length;
+        var result = new int[columns][rows];
+        try (var executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount)) {
+            var futures = new ArrayList<Future<Integer>>();
+            for (int i = 0; i < rows; i++) {
+                final int rowI = i;
+                futures.add(executorService.submit(() -> calculate(rowI, matrix1, matrix2, result)));
+            }
+
+            for (var future : futures) {
+                future.get();
+            }
+
+            executorService.shutdown();
+            return result;
+        } catch (Exception ignored) {
+            throw new RuntimeException("Ошибка во время выполнения алгоритма");
+        }
+    }
+
+    private static int calculate(int i, int[][] matrix1, int[][] matrix2, int[][] result) {
+        for (int j = 0; j < matrix1[0].length; j++) {
+            result[i][j] = 0;
+            for (int k = 0; k < matrix2[0].length; k++) {
+                result[i][j] += matrix1[i][k] * matrix2[k][j];
+            }
+        }
+        return i;
+    }
+
+    private static void printMatrix(int[][] matrix) {
+        for (int[] ints : matrix) {
+            for (int elem : ints) {
+                System.out.printf("%5d\t", elem);
+            }
+            System.out.println();
+        }
+    }
+}