Как рассчитать процентное соотношение?

Question

Я новичок mpiи пытаюсь написать мини- Cпрограмму, которая вычисляет процентное соотношение чисел, вводимых пользователем.

Процентное соотношение рассчитывается по этому выражению

`δi = ((xi – xmin ) / (xmax – xmin )) * 100`. 

Числа, вводимые пользователем, хранятся в массиве фиксированного размера data[100]и разбросаны по всем процессам (эта программа должна работать только с четырьмя процессами). Проблема, с которой я столкнулся, заключается в том, что разделение не работает, хотя данные есть у всех процессов. Например, если пользователь вводит числа, {1, 2, 3, 4}ожидаемое процентное соотношение в соответствии с математическим выражением будет, {0, 33.3, 66.6, 100}но вместо этого я получаю {0,0,100,100}. Это то, что у меня есть.

#include <stdio.h>
#include "mpi.h"


int main(int argc, char** argv){
    int my_rank;
    int total_processes;
    int root = 0;
    int data[100];
    int loc_data[100];

    MPI_Init(&argc, &argv);
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD, &my_rank);
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD, &total_processes);

    int input_size = 0;
    if (my_rank == 0){
        printf("Input how many numbers: ");
        scanf("%d", &input_size);
        
        printf("Input the elements of the array: ");
        for(int i=0; i<input_size; i++){
            scanf("%d", &data[i]);
        }
    }

    MPI_Bcast(&input_size, 1, MPI_INT, root, MPI_COMM_WORLD);

    int loc_num = input_size/total_processes;

    MPI_Scatter(&data, loc_num, MPI_INT, loc_data, loc_num, MPI_INT, root, MPI_COMM_WORLD);

    int global_max = 0;
    int global_min = 0;
    MPI_Reduce(&loc_data, &global_max, 1, MPI_INT, MPI_MAX, root, MPI_COMM_WORLD);
    MPI_Reduce(&loc_data, &global_min, 1, MPI_INT, MPI_MIN, root, MPI_COMM_WORLD);
    

    float loc_delta[100];
    int x = 0;
    int y = 0;
    float p = 0;

     for(int j = 0; j< loc_num; j++){
        x = loc_data[j] - global_min;
        y = global_max - global_min;
    }

    MPI_Bcast(&y, 1, MPI_INT, root, MPI_COMM_WORLD); 
    
    for(int j = 0; j< loc_num ; j++){
        p = (x / y) * 100;
        printf("p= %f \n", p);
        loc_delta[j] = p; 
    }

    float final_delta[100];
    MPI_Gather(&loc_delta, 1, MPI_FLOAT, final_delta, 1, MPI_FLOAT, root, MPI_COMM_WORLD);


    if(my_rank == 0){
        printf("max number: %d\n", global_max);
        printf("min number: %d\n", global_min);
        
        for(int i = 0; i<input_size; i++)
            printf("delta[%d]: %.2f | ", i+1, final_delta[i]);
    }

    printf("\n");

        MPI_Finalize();

    return 0;
}

Answer 1

В вашем коде есть несколько проблем.

Первый:

int global_max = 0;
int global_min = 0;
MPI_Reduce(&loc_data, &global_max, 1, MPI_INT, MPI_MAX, root, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Reduce(&loc_data, &global_min, 1, MPI_INT, MPI_MIN, root, MPI_COMM_WORLD);

к несчастью,

MPI не получает минимум всех элементов в массиве, это нужно делать вручную. ( источник )

Следовательно, нужно сначала вычислить minи maxвнутри каждого массива процессов, а затем можно уменьшить их minи maxрезультаты среди других процессов. Поскольку все процессы должны иметь minи maxэтого массива, вместо MPI_Reduce , вы должны использовать MPI_Allreduce . И ваш код будет выглядеть следующим образом:

int local_max = loc_data[0];
int local_min = loc_data[0];
for(int i = 1; i < loc_num; i++){
   local_max = (local_max > loc_data[i]) ?  local_max : loc_data[i];
   local_min = (local_min < loc_data[i]) ?  local_min : loc_data[i];  
}

int global_max = local_max;
int global_min = local_min;

MPI_Allreduce(&local_max, &global_max, 1, MPI_INT, MPI_MAX, MPI_COMM_WORLD);
MPI_Allreduce(&local_min, &global_min, 1, MPI_INT, MPI_MIN, MPI_COMM_WORLD);

Если вы не предполагаете loc_num=1, что не должны, этот код

  for(int j = 0; j< loc_num; j++){
        x = loc_data[j] - global_min;
        y = global_max - global_min;
    }

отменяет то же самое xи y. Причем звонить не стоит MPI_Bcast(&y, 1, MPI_INT, root, MPI_COMM_WORLD);, нужно, чтобы все процессы сначала параллельно вычисляли свою работу по формуле:

δi = ((xi – xmin ) / (xmax – xmin )) * 100.

и только после этого отправить свою работу обратно в главный процесс. Таким образом, каждый процесс должен применять эту формулу к своим входным индексам, сохранять результаты в массиве и отправлять их обратно в главный процесс. Вот так:

float loc_delta[100];
float y = global_max - global_min;
for(int j = 0; j< loc_num; j++){
    loc_delta[j] = (((float) (loc_data[j] - global_min) / y) * 100.0); 
}
 
float final_delta[100];
MPI_Gather(&loc_delta, loc_num, MPI_FLOAT, final_delta, loc_num, MPI_FLOAT, root, MPI_COMM_WORLD);

Обратите внимание, что я бросаю (((float) (loc_data[j] - global_min) / y) * 100.0);в плавание . В противном случае Cвернет intпредставление результата.