seq/main.cpp - master - NenNil/vmk2025-parallel-computing

seq/main.cpp
212 строк8 KB
Нил Ненахов
added seq and omp program
31 окт 2025, 20:17
31 окт 2025, 20:177c054ab
#include "generate.h"
#include "solve.h"
#include "matrix.h"
#include "time.h"
#include "scheme.h"

#include <cstddef>
#include <iostream>
#include <mpi.h>
#include <ostream>
#include <vector>
#include <string>
#include <chrono>
#include <cmath>
#include <stdexcept>
#include <fstream>

using namespace std;

double fun(double x, double y)
{
    // if (y>-0.4) return -1;
    // return 1;
    return pow(x, 2)+4*pow(y, 2)-1;
}

double funx(double y, bool pos)
{
    // return 0;
    if (pos)
        return sqrt(1-4*pow(y,2));
    else
        return -sqrt(1-4*pow(y,2));
}

double funy(double x, bool pos)
{
    // return -0.4;
    if (pos)
        return sqrt((1-pow(x,2))/4);
    else
        return -sqrt((1-pow(x,2))/4);
}

double vectorNormL2(const std::vector<double>& vec) {
    if (vec.empty()) {
        throw std::invalid_argument("Vector is empty");
    }

    double sumOfSquares = 0.0;
    for (double val : vec) {
        sumOfSquares += val * val;
    }

    return std::sqrt(sumOfSquares);
}

int main(int argc, char* argv[]) {

    // Проверка минимального количества аргументов
    if (argc < 3) {
        std::cout << "Usage: program x1 x2 [-n numThreads] [--variant numVarient]\n";
        return 0;
    }

    // Обязательные параметры
    int x1 = std::atoi(argv[1]);
    int x2 = std::atoi(argv[2]);

    // Параметры по умолчанию
    int variant = 2;
    int p_size = 1, r_size = 1;

    // Парсинг дополнительных аргументов
    for (int i = 5; i < argc; ++i) {
        std::string arg = argv[i];

        if ((arg == "--variant" || arg == "-v") && i + 1 < argc) {
            variant = std::atoi(argv[++i]);
        } else if (arg == "--help" || "-h") {
            std::cout << "./main x1 x2 [-n numThreads] [--variant|-v numVariant] [--openMP] [--MPI] [--openCL] [--help | -h]" << std::endl;
            std::cout << "--p_size количество процессов по горизонтали для openMP" << std::endl;
            std::cout << "--r_size количество процессов по вертикали для openMP" << std::endl;
            std::cout << "Внимание, количество запускаемых процессов (с помощью mpicc -np x) должно быть равно r_size*p_size" << std::endl;
            std::cout << "Внимание, флаг -np нужно прописывать дважды в mpicc -np и после названия исполняемого файла, если они не совпадают может случиться что-то плохое" << std::endl;
            std::cout << "-v or --variant устанавливает вариант построение матрицы смежности (пока реализованы 2 и 3 варианты)" << std::endl;
            std::cout << "--openMP позволяет использовать openMP везде где возможно" << std::endl;
            std::cout << "--MPI позволяет использовать MPI везде, где возможно, там где есть реализация MPI и openMP будет использовано MPI (пока реализовано только перемножение матриц)" << std::endl;
            // std::cout << "--openCL позволяет использовать openCL везде, где возможно, сильнее MPI и openMP (не реализовано)" << std::endl;
            std::cout << "--transposeTest прогоняет через тесты методы транспонирования матрицы" << std::endl;
            std::cout << "--adjacencyMatrixTest тестирует построение матриц смежности" << std::endl;
            std::cout << "--mutrixMultiplicationTest тестирует функциии перемножения матриц" << std::endl;
            std::cout << "--SpMVtest сравнивает выводы разных реализаций SpMV функций" << std::endl;
            std::cout << "--onlyTests останавливает исполнение после запуска тестов" << std::endl;
            return 0;
        } else {
            std::cerr << "Unknown argument: " << arg << "\n";
            return 1; // Возвращаем ошибку при неизвестном аргументе
        }
    }

    std::chrono::time_point<std::chrono::high_resolution_clock> start, end;
    double duration;   

    // Вывод результатов для проверки
    std::cout << "x1: " << x1 << ", x2: " << x2 << "\n";

    double h1 = 2.0/x1;
    double h2 = 2.0/x2;

    cout << "h1: " << h1 << ", h2: " << h2 << endl;

    Coefa coef_a = Coefa(h1, h2, &fun, &funx, &funy, 0.00001);
    Coefb coef_b = Coefb(h1, h2, &fun, &funx, &funy, 0.00001);

    Matrix_coef matr_c = Matrix_coef(h1, h2, coef_a, coef_b);

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();

    // Генерация матрицы
    auto A = fast_generate(x1, x2, matr_c);

    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count();
    duration = duration/1000000;
    std::cout << "Matrix_coef execution time: " << duration << " seconds\n";

    if ((x1<10)&&(x2<10)) print_csr_matrix(A);

    BorderF bf(h1, h2, &fun, &funx, &funy);

    int vec_size = x1*x2;
    std::vector<double> f(vec_size);

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    for (int x=0; x<x1; x++)
        for (int y=0; y<x2; y++)
    {
        f[y*x1+x] = bf.getcoef(x,y);
        // std::cout << "x: " << bf.countx(x) << ", y: " << bf.county(y) << " coef: " << f[x+y*y] << std::endl;
        // cout << "x: " << x << ", y: " << y << ", coef: " << f[x*x1+y] << ", count: " << x*x1+y << endl;
    }
    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count();
    duration = duration/1000000;
    std::cout << "vector B execution time: " << duration << " seconds\n";

    /*
    for (int i=0; i<f.size()-1; i++)
    {
         cout << f[i] << ", ";
    }
    cout << f[f.size()-1] << ";" << endl;
    */

    // Копирование диагонали из matrix в M
    auto M = new CSRMatrix();
    copy_diag(M, A);

    std::vector<double> buf(vec_size);
    std::vector<double> z(vec_size);
    std::vector<double> x(vec_size);
    std::vector<double> p(vec_size);
    std::vector<double> q(vec_size);
    std::vector<double> r(vec_size);

    // Инициализация вектора x нулями
    //vfill(myOutput->x, x, 0.0);

    // Вектор r (остаток) инициализируется как b
    r = f;

    // Решение системы
    int iterations = 0;

    start = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    solve(A, f, 0.000001, 10000, x, &iterations, z, p, q, M); // Передаем вектор b

    end = std::chrono::high_resolution_clock::now();
    duration = std::chrono::duration_cast<std::chrono::microseconds>(end - start).count();
    duration = duration/1000000;
    std::cout << "solve execution time: " << duration << " seconds\n";

    // Вывод результата
    // std::cout << "res[0]=" << x[0] << '\n';
    std::cout << "iterations=" << iterations << '\n';
    // std::cout << "norm=" << vectorNormL2(x) << endl;

    // cout << "res: " << endl;
    /*
    for (int i=0; i<x.size()-1; i++)
    {
         cout << x[i] << ", ";
    }
    cout << x[x.size()-1] << ";" << endl;
    */

    delete M;
    delete A;

    std::ofstream file("output.txt", std::ios::binary);
    size_t size = x.size();

    // Перебираем элементы вектора и выводим их в файл
    for (const auto &item : x) {
        file << item << "\n"; // Каждое число в отдельной строке
    }

    file.close(); // Закрытие файла

    return 0;
}