《多核程序设计》学习笔记：冒泡排序的并行实现

咱们都知道冒泡排序的串行算法的实现，很是简单，两个for循环便可实现，那么并行算法又如何实现呢？

先介绍一下算法思想。

（1）串行算法思想：从左至右依次比较相邻的两个数据，若是左边的数比右边的数大，则交换，这样通过一轮变换后，最大的数据就会移到最右边；而后第二轮只需比较剩余的n-1个数便可，找到次最大的数据；依次类推，直到将这n个数据排好序。

下面是串行冒泡排序算法的核心代码：

for(i=0;i<n-1;i++)	//n-1轮
	{
		for(j=0;j<n-i-1;j++)
		{
			if(array[j]>array[j+1])
			{
				tmp=array[j];
				array[j]=array[j+1];
				array[j+1]=tmp;
			}
		}
	}

（2）并行算法思想：并行算法能够使用奇偶排序是冒泡排序的并行化版本，其思想就是将冒泡排序的每轮操做分解成奇数位和偶数位上的比较、交换，且互不干扰，因此能够并行化。

//#include"stdafx.h"
#include<stdio.h>
#include<malloc.h>
#include<windows.h>
int* array;
bool flag=false;
void Exchange(int* j)		//比较并交换相邻元素
{
	int b;
	int k=*((int* )j);
	if(array[k]>array[k+1])
	{
		b=array[k];
		array[k]=array[k+1];
		array[k+1]=b;
		flag=true;
	}
}
void Parallel_BubbleSort(int length)       //并行冒泡排序主体
{
	int i,j;
	int *tag=(int* )malloc(sizeof(int)*length);
	for(i=0;i<length;i++)
		tag[i]=i;
	HANDLE* h=(HANDLE* )malloc(sizeof(HANDLE)*(length/2));
	for(i=0;i<length;i++)
	{
		if(i%2==0)		//比较偶数位
		{
			
			for(j=0;j<length-1;j+=2)	//每循环一次，就建立一个交换线程
			{
                //建立线程函数
				h[j/2]=CreateThread(NULL,		
								0,
								(LPTHREAD_START_ROUTINE)Exchange,
								&tag[j],		//不能直接传j，j值会改变
								0,
								NULL);			
				printf("建立偶数线程\n");
			}
			WaitForMultipleObjects((length-1)/2,h,TRUE,INFINITE);
		}
		else	//比较奇数位
		{
			for(j=1;j<length-1;j+=2)
			{
				h[(j-1)/2]=CreateThread(NULL,
									0,
									(LPTHREAD_START_ROUTINE)Exchange,
									&tag[j],
									0,
									NULL);
				printf("建立奇数线程\n");
			}
			WaitForMultipleObjects(length/2,h,TRUE,INFINITE);
			if(!flag)		//当一次偶一次奇以后，才能跳出
				break;
			flag=false;
		}
	}
}
void main()
{
	int i,length;
	printf("请输入数组长度:");
	scanf("%d",&length);
	if(length<0)
		printf("输入错误!");
	else
	{
		array=(int* )malloc(sizeof(int)*length);		//建立动态数组
		printf("请输入数组的值:");
		for(i=0;i<length;i++)
		{
			scanf("%d",&array[i]);
		}
		Parallel_BubbleSort(length);
		for(i=0;i<length;i++)
			printf("%d ",array[i]);
		printf("\n");
	}
}

上述代码，为了提升算法效率，增长了一个标志位flag，当最后数组数据已经排好序，就跳出循环，而非循环最大的次数。

 

在两个算法先后加上clock()计时函数，比较运行时间发现：并行的奇偶排序算法所花费的时间比串行算法还要多，由于它建立线程很是频繁，所消耗的时间相对来讲比较大。