Merge pull request 'emelyanov_artem_lab_5' (#74) from emelyanov_artem_lab_5 into main

Reviewed-on: Alexey/DAS_2024_1#74

emelyanov_artem_lab_5/.idea/.gitignore

@@ -0,0 +1,8 @@
+# Default ignored files
+/shelf/
+/workspace.xml
+# Editor-based HTTP Client requests
+/httpRequests/
+# Datasource local storage ignored files
+/dataSources/
+/dataSources.local.xml

emelyanov_artem_lab_5/.idea/emelyanov_artem_lab_5.iml

@@ -0,0 +1,11 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<module type="JAVA_MODULE" version="4">
+  <component name="NewModuleRootManager" inherit-compiler-output="true">
+    <exclude-output />
+    <content url="file://$MODULE_DIR$">
+      <sourceFolder url="file://$MODULE_DIR$" isTestSource="false" />
+    </content>
+    <orderEntry type="inheritedJdk" />
+    <orderEntry type="sourceFolder" forTests="false" />
+  </component>
+</module>

emelyanov_artem_lab_5/.idea/inspectionProfiles/Project_Default.xml

@@ -0,0 +1,8 @@
+<component name="InspectionProjectProfileManager">
+  <profile version="1.0">
+    <option name="myName" value="Project Default" />
+    <inspection_tool class="AutoCloseableResource" enabled="true" level="WARNING" enabled_by_default="true">
+      <option name="METHOD_MATCHER_CONFIG" value="java.util.Formatter,format,java.io.Writer,append,com.google.common.base.Preconditions,checkNotNull,org.hibernate.Session,close,java.io.PrintWriter,printf,java.io.PrintStream,printf,java.lang.foreign.Arena,ofAuto,java.lang.foreign.Arena,global,java.util.concurrent.Executors,newFixedThreadPool" />
+    </inspection_tool>
+  </profile>
+</component>

emelyanov_artem_lab_5/.idea/misc.xml

@@ -0,0 +1,6 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="ProjectRootManager" version="2" languageLevel="JDK_23" default="true" project-jdk-name="23" project-jdk-type="JavaSDK">
+    <output url="file://$PROJECT_DIR$/out" />
+  </component>
+</project>

emelyanov_artem_lab_5/.idea/modules.xml

@@ -0,0 +1,8 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="ProjectModuleManager">
+    <modules>
+      <module fileurl="file://$PROJECT_DIR$/.idea/emelyanov_artem_lab_5.iml" filepath="$PROJECT_DIR$/.idea/emelyanov_artem_lab_5.iml" />
+    </modules>
+  </component>
+</project>

emelyanov_artem_lab_5/.idea/vcs.xml

@@ -0,0 +1,6 @@
+<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
+<project version="4">
+  <component name="VcsDirectoryMappings">
+    <mapping directory="$PROJECT_DIR$/.." vcs="Git" />
+  </component>
+</project>

emelyanov_artem_lab_5/Benchmark.java

@@ -0,0 +1,22 @@
+public class Benchmark {
+    public static void main(String[] args) {
+        int[] sizes = {100, 300, 500};
+        for (int size : sizes) {
+            int[][] matrixA = MatrixGenerator.generateMatrix(size);
+            int[][] matrixB = MatrixGenerator.generateMatrix(size);
+
+            long startSequential = System.nanoTime();
+            MatrixMultiplication.multiply(matrixA, matrixB, 1);
+            long endSequential = System.nanoTime();
+            System.out.println("Последовательно (" + size + "x" + size + "): " + (endSequential - startSequential) / 1_000_000 + " ms");
+
+            for (int numThreads : new int[]{2, 4, 8}) {
+                long startParallel = System.nanoTime();
+                MatrixMultiplication.multiply(matrixA, matrixB, numThreads);
+                long endParallel = System.nanoTime();
+                System.out.println("Параллельно (" + size + "x" + size + ", " + numThreads + " потоков): " +
+                        (endParallel - startParallel) / 1_000_000 + " ms");
+            }
+        }
+    }
+}

emelyanov_artem_lab_5/Main.java

@@ -0,0 +1,33 @@
+public class Main{
+    public static void main(String[] args){
+        int[] sizes = {100, 300, 500};
+
+        for (int size : sizes) {
+            int[][] matrixA = MatrixGenerator.generateMatrix(size);
+            int[][] matrixB = MatrixGenerator.generateMatrix(size);
+
+            System.out.println("Размер матрицы: " + size + "x" + size);
+            System.out.println("Матрица A:");
+            MatrixPrinter.printMatrix(matrixA, 5);
+            System.out.println("Матрица B:");
+            MatrixPrinter.printMatrix(matrixB, 5);
+
+            long startSequential = System.nanoTime();
+            int[][] resultSequential = MatrixMultiplication.multiply(matrixA, matrixB, 1);
+            long endSequential = System.nanoTime();
+            System.out.println("Результат последовательного умножения:");
+            MatrixPrinter.printMatrix(resultSequential, 5);
+            System.out.println("Время последовательного умножения: " + (endSequential - startSequential) / 1_000_000 + " ms");
+
+            for (int numThreads : new int[]{2, 4, 8}) {
+                long startParallel = System.nanoTime();
+                int[][] resultParallel = MatrixMultiplication.multiply(matrixA, matrixB, numThreads);
+                long endParallel = System.nanoTime();
+                System.out.println("Результат параллельного умножения (" + numThreads + " потоков):");
+                MatrixPrinter.printMatrix(resultParallel, 5);
+                System.out.println("Время параллельного умножения: " + (endParallel - startParallel) / 1_000_000 + " ms");
+            }
+            System.out.println("--------------------------------------------------");
+        }
+    }
+}

emelyanov_artem_lab_5/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;
+    }
+}

emelyanov_artem_lab_5/MatrixMultiplication.java

@@ -0,0 +1,44 @@
+import java.util.concurrent.ExecutorService;
+import java.util.concurrent.Executors;
+import java.util.concurrent.TimeUnit;
+
+public class MatrixMultiplication {
+    public static int[][] multiply(int[][] matrixA, int[][] matrixB, int numThreads) {
+        int n = matrixA.length;
+        int[][] result = new int[n][n];
+
+        if (numThreads == 1) {
+            // Последовательное умножение
+            for (int i = 0; i < n; i++) {
+                multiplyRow(matrixA, matrixB, result, i);
+            }
+        } else {
+            // Многопоточное умножение
+            ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numThreads);
+
+            for (int i = 0; i < n; i++) {
+                final int row = i;
+                executor.submit(() -> multiplyRow(matrixA, matrixB, result, row));
+            }
+
+            executor.shutdown();
+            try {
+                // Ожидаем завершения всех задач
+                executor.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.NANOSECONDS);
+            } catch (InterruptedException e) {
+                e.printStackTrace();
+            }
+        }
+
+        return result;
+    }
+
+    private static void multiplyRow(int[][] matrixA, int[][] matrixB, int[][] result, int row) {
+        int n = matrixA.length;
+        for (int j = 0; j < n; j++) {
+            for (int k = 0; k < n; k++) {
+                result[row][j] += matrixA[row][k] * matrixB[k][j];
+            }
+        }
+    }
+}

emelyanov_artem_lab_5/MatrixPrinter.java

@@ -0,0 +1,24 @@
+public class MatrixPrinter {
+    public static void printMatrix(int[][] matrix) {
+        for (int[] row : matrix) {
+            for (int element : row) {
+                System.out.printf("%6d ", element); // Форматируем для лучшей читаемости
+            }
+            System.out.println();
+        }
+    }
+
+    public static void printMatrix(int[][] matrix, int maxSize) {
+        int n = Math.min(matrix.length, maxSize);
+        for (int i = 0; i < n; i++) {
+            for (int j = 0; j < n; j++) {
+                System.out.printf("%6d ", matrix[i][j]);
+            }
+            System.out.println();
+        }
+
+        if (matrix.length > maxSize) {
+            System.out.println("..."); // Указываем, что матрица обрезана для отображения
+        }
+    }
+}

emelyanov_artem_lab_5/Readme.md

@@ -0,0 +1,17 @@
+# Перемножение матриц
+
+Данная работа посвящена реализации и сравнению последовательного и параллельного алгоритмов умножения квадратных матриц на языке Java. Целью является оценка производительности при использовании разного числа потоков.
+
+## Функциональность:
+- Генерация матриц: Класс MatrixGenerator генерирует матрицы заданного размера с случайными значениями.
+- Умножение матриц: Класс MatrixMultiplication реализует метод multiply, который в зависимости от числа потоков выполняет либо последовательное, либо параллельное умножение.
+- Последовательное умножение выполняется с использованием одного потока.
+- Параллельное умножение использует ExecutorService для распределения строк между потоками.
+- Бенчмаркинг: Класс Benchmark измеряет время выполнения для матриц размером 100x100, 300x300, и 500x500 при использовании 1, 2, 4 и 8 потоков.
+- Вывод результата: Класс MatrixPrinter позволяет выводить матрицы и результаты умножения в консоль, с возможностью ограничения отображаемых строк.
+## Результаты:
+В отчете отражены времена выполнения для каждого из подходов, что позволяет оценить, как число потоков влияет на скорость вычислений для матриц разного размера.
+
+![Снимок экрана от 2024-10-18 17-34-36.png](images/%D0%A1%D0%BD%D0%B8%D0%BC%D0%BE%D0%BA%20%D1%8D%D0%BA%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B0%20%D0%BE%D1%82%202024-10-18%2017-34-36.png)
+
+Ссылка на видео: https://drive.google.com/file/d/1UD--N4oE9U9fQpLReXtB7G_-XGoD0iOX/view?usp=sharing