Merge pull request 'emelyanov_artem_lab_6' (#77) from emelyanov_artem_lab_6 into main

Reviewed-on: Alexey/DAS_2024_1#77
2024-10-26 11:33:34 +04:00 · 2024-10-26 11:33:34 +04:00 · 7e09109cd2
commit 7e09109cd2
parent f46724e5cf c3ac60eaa2
7 changed files with 210 additions and 0 deletions
--- a/emelyanov_artem_lab_6/Benchmark.java
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/Benchmark.java
@ -0,0 +1,27 @@
+import java.util.concurrent.ExecutionException;
+
+public class Benchmark {
+    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
+        int[] sizes = {5, 7, 10};
+
+        for (int size : sizes) {
+            int[][] matrix = MatrixGenerator.generateMatrix(size);
+
+            // Последовательное вычисление
+            long startSequential = System.nanoTime();
+            double detSequential = DeterminantCalculator.calculateDeterminant(matrix, 1);
+            long endSequential = System.nanoTime();
+            System.out.println("Последовательно (" + size + "x" + size + "): " + (endSequential - startSequential) / 1_000_000 + " ms, детерминант: " + detSequential);
+
+            // Параллельное вычисление
+            for (int numThreads : new int[]{2, 4, 8}) {
+                long startParallel = System.nanoTime();
+                double detParallel = DeterminantCalculator.calculateDeterminant(matrix, numThreads);
+                long endParallel = System.nanoTime();
+                System.out.println("Параллельно (" + size + "x" + size + ", " + numThreads + " потоков): " +
+                        (endParallel - startParallel) / 1_000_000 + " ms, детерминант: " + detParallel);
+            }
+            System.out.println("--------------------------------------------------");
+        }
+    }
+}
--- a/emelyanov_artem_lab_6/DeterminantCalculator.java
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/DeterminantCalculator.java
@ -0,0 +1,80 @@
+import java.util.ArrayList;
+import java.util.List;
+import java.util.concurrent.ExecutionException;
+import java.util.concurrent.ExecutorService;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.Future;
+
+public class DeterminantCalculator {
+    public static int calculateDeterminant(int[][] matrix, int numThreads) throws InterruptedException, ExecutionException {
+        int size = matrix.length;
+
+        // Если размер матрицы 1x1, возвращаем единственный элемент.
+        if (size == 1) {
+            return matrix[0][0];
+        }
+
+        // Если количество потоков равно 1, выполняем последовательный алгоритм.
+        if (numThreads == 1) {
+            return sequentialDeterminant(matrix);
+        }
+
+        // Иначе выполняем параллельный алгоритм.
+        return parallelDeterminant(matrix, numThreads);
+    }
+
+    private static int sequentialDeterminant(int[][] matrix) {
+        int size = matrix.length;
+        if (size == 1) {
+            return matrix[0][0];
+        }
+        if (size == 2) {
+            return matrix[0][0] * matrix[1][1] - matrix[0][1] * matrix[1][0];
+        }
+
+        int determinant = 0;
+        for (int col = 0; col < size; col++) {
+            determinant += (int) (Math.pow(-1, col) * matrix[0][col] * sequentialDeterminant(getMinor(matrix, 0, col)));
+        }
+        return determinant;
+    }
+
+    private static int parallelDeterminant(int[][] matrix, int numThreads) throws InterruptedException, ExecutionException {
+        int size = matrix.length;
+        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
+        List<Future<Double>> futures = new ArrayList<>();
+
+        for (int col = 0; col < size; col++) {
+            int finalCol = col;
+            futures.add(executor.submit(() -> {
+                double minorDet = sequentialDeterminant(getMinor(matrix, 0, finalCol));
+                return Math.pow(-1, finalCol) * matrix[0][finalCol] * minorDet;
+            }));
+        }
+
+        int determinant = 0;
+        for (Future<Double> future : futures) {
+            determinant += future.get();
+        }
+
+        executor.shutdown();
+        return determinant;
+    }
+
+    private static int[][] getMinor(int[][] matrix, int row, int col) {
+        int size = matrix.length;
+        int[][] minor = new int[size - 1][size - 1];
+
+        for (int i = 0, mi = 0; i < size; i++) {
+            if (i == row) continue;
+            for (int j = 0, mj = 0; j < size; j++) {
+                if (j == col) continue;
+                minor[mi][mj] = matrix[i][j];
+                mj++;
+            }
+            mi++;
+        }
+        return minor;
+    }
+}
+
--- a/emelyanov_artem_lab_6/MatrixGenerator.java
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/MatrixGenerator.java
@ -0,0 +1,11 @@
+public class MatrixGenerator {
+    public static int[][] generateMatrix(int size) {
+        int[][] matrix = new int[size][size];
+        for (int i = 0; i < size; i++) {
+            for (int j = 0; j < size; j++) {
+                matrix[i][j] = (int) (Math.random() * 100);
+            }
+        }
+        return matrix;
+    }
+}
--- a/emelyanov_artem_lab_6/Readme.md
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/Readme.md
@ -0,0 +1,12 @@
+# Поиск детерминанта
+
+Данная работа посвящена реализации и сравнению последовательного и параллельного алгоритмов поиска детерминанта матриц на языке Java. Целью является оценка производительности при использовании разного числа потоков.
+
+## Результаты:
+
+![img.png](images/img.png)
+
+Как видим, однозначно сказать нельзя, для маленьких матриц многопоточность особо не повлияла. Начиная с матрицы размерностью 10, есть прибавка в производительности. Посмотрим на сложность алгоритма, и она будет что-то около O(n!), так как алгоритм рекурсивный.
+Для больших матриц, типа 100 на 100, сложность будет огромной, и не думаю что такое получится посчитать.
+
+Ссылка на видео: https://drive.google.com/file/d/1eCNcSLLLfWGlOk5Z0y0CfOfkbxeASrdE/view?usp=sharing
--- a/emelyanov_artem_lab_6/images/img.png
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/images/img.png
--- a/emelyanov_artem_lab_6/img.png
+++ b/emelyanov_artem_lab_6/img.png
--- a/emelyanov_artem_lab_7/.idea/workspace.xml
+++ b/emelyanov_artem_lab_7/.idea/workspace.xml
@ -0,0 +1,80 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="AutoImportSettings">
+    <option name="autoReloadType" value="SELECTIVE" />
+  </component>
+  <component name="ChangeListManager">
+    <list default="true" id="ece3d3db-34eb-42c6-9dfd-726739d49f9f" name="Changes" comment="feature: completed lab 7" />
+    <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="Git.Settings">
+    <option name="RECENT_BRANCH_BY_REPOSITORY">
+      <map>
+        <entry key="$PROJECT_DIR$/.." value="emelyanov_artem_lab_7" />
+      </map>
+    </option>
+    <option name="RECENT_GIT_ROOT_PATH" value="$PROJECT_DIR$/.." />
+  </component>
+  <component name="ProjectColorInfo"><![CDATA[{
+  "associatedIndex": 4
+}]]></component>
+  <component name="ProjectId" id="2nes6IK0Z3YgtIz3E1743Ralffw" />
+  <component name="ProjectViewState">
+    <option name="hideEmptyMiddlePackages" value="true" />
+    <option name="showLibraryContents" value="true" />
+  </component>
+  <component name="PropertiesComponent"><![CDATA[{
+  "keyToString": {
+    "RunOnceActivity.ShowReadmeOnStart": "true",
+    "git-widget-placeholder": "emelyanov__artem__lab__6",
+    "kotlin-language-version-configured": "true",
+    "last_opened_file_path": "/home/forever/УлГТУ/Распределенные вычисления и приложения/DAS_2024_1/emelyanov_artem_lab_7",
+    "node.js.detected.package.eslint": "true",
+    "node.js.detected.package.tslint": "true",
+    "node.js.selected.package.eslint": "(autodetect)",
+    "node.js.selected.package.tslint": "(autodetect)",
+    "nodejs_package_manager_path": "npm",
+    "settings.editor.selected.configurable": "preferences.keymap",
+    "vue.rearranger.settings.migration": "true"
+  }
+}]]></component>
+  <component name="SharedIndexes">
+    <attachedChunks>
+      <set>
+        <option value="bundled-jdk-9823dce3aa75-28b599e66164-intellij.indexing.shared.core-IU-242.22855.74" />
+        <option value="bundled-js-predefined-d6986cc7102b-5c90d61e3bab-JavaScript-IU-242.22855.74" />
+      </set>
+    </attachedChunks>
+  </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="ece3d3db-34eb-42c6-9dfd-726739d49f9f" name="Changes" comment="" />
+      <created>1729344698203</created>
+      <option name="number" value="Default" />
+      <option name="presentableId" value="Default" />
+      <updated>1729344698203</updated>
+      <workItem from="1729344699237" duration="1655000" />
+    </task>
+    <task id="LOCAL-00001" summary="feature: completed lab 7">
+      <option name="closed" value="true" />
+      <created>1729346451585</created>
+      <option name="number" value="00001" />
+      <option name="presentableId" value="LOCAL-00001" />
+      <option name="project" value="LOCAL" />
+      <updated>1729346451585</updated>
+    </task>
+    <option name="localTasksCounter" value="2" />
+    <servers />
+  </component>
+  <component name="TypeScriptGeneratedFilesManager">
+    <option name="version" value="3" />
+  </component>
+  <component name="VcsManagerConfiguration">
+    <MESSAGE value="feature: completed lab 7" />
+    <option name="LAST_COMMIT_MESSAGE" value="feature: completed lab 7" />
+  </component>
+</project>