OpenMP：并行快速排序

Question

我尝试使用 OpenMP 在分区部分和 QuickSort 部分并行化 QuickSort。我的C代码如下：

#include "stdlib.h"
#include "stdio.h"
#include "omp.h"

// parallel partition
int ParPartition(int *a, int p, int r) {
    int b[r-p];
    int key = *(a+r); // use the last element in the array as the pivot
    int lt[r-p]; // mark 1 at the position where its element is smaller than the key, else 0
    int gt[r-p]; // mark 1 at the position where its element is bigger than the key, else 0
    int cnt_lt = 0; // count 1 in the lt array
    int cnt_gt = 0; // count 1 in the gt array
    int j=p;
    int k = 0; // the position of the pivot
    // deal with gt and lt array
    #pragma omp parallel for
    for ( j=p; j<r; ++j) {
        b[j-p] = *(a+j);
        if (*(a+j) < key) {
            lt[j-p] = 1;
            gt[j-p] = 0;
        } else {
            lt[j-p] = 0;
            gt[j-p] = 1;
        }
    }
    // calculate the new position of the elements
    for ( j=0; j<(r-p); ++j) {
        if (lt[j]) {
            ++cnt_lt;
            lt[j] = cnt_lt;
        } else
            lt[j] = cnt_lt;
        if (gt[j]) {
            ++cnt_gt;
            gt[j] = cnt_gt;
        } else
            gt[j] = cnt_gt;
    }
    // move the pivot
    k = lt[r-p-1];
    *(a+p+k) = key;
    // move elements to their new positon
    #pragma omp parallel for 
    for ( j=p; j<r; ++j) {
        if (b[j-p] < key)
            *(a+p+lt[j-p]-1) = b[j-p];
        else if (b[j-p] > key)
            *(a+k+gt[j-p]) = b[j-p];
    }
    return (k+p);
}

void ParQuickSort(int *a, int p, int r) {
    int q;
    if (p<r) {
        q = ParPartition(a, p, r);
        #pragma omp parallel sections
        {
        #pragma omp section
        ParQuickSort(a, p, q-1);
        #pragma omp section
        ParQuickSort(a, q+1, r);
        }
    }
}

int main() {
    int a[10] = {5, 3, 8, 4, 0, 9, 2, 1, 7, 6};
    ParQuickSort(a, 0, 9);
    int i=0;
    for (; i!=10; ++i)
        printf("%d\t", a[i]);
    printf("\n");
    return 0;
}

对于main函数中的例子，排序结果为：

0   9   9   2   2   2   6   7   7   7

我用gdb调试。在早期的递归中，一切顺利。但是在一些递归中，它突然搞砸了开始重复元素。然后生成上面的结果。

有人可以帮我找出问题所在吗？

Answer 1

我对我的第一次评论感到抱歉。这与你的问题无关。我还没有找到你的问题的真正问题（也许你的移动元素有问题）。根据你的意见，我写了一个类似的程序，它工作正常.（我也是 OpenMP 的新手）。

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>


int partition(int * a, int p, int r)
{
    int lt[r-p];
    int gt[r-p];
    int i;
    int j;
    int key = a[r];
    int lt_n = 0;
    int gt_n = 0;

#pragma omp parallel for
    for(i = p; i < r; i++){
        if(a[i] < a[r]){
            lt[lt_n++] = a[i];
        }else{
            gt[gt_n++] = a[i];
        }   
    }   

    for(i = 0; i < lt_n; i++){
        a[p + i] = lt[i];
    }   

    a[p + lt_n] = key;

    for(j = 0; j < gt_n; j++){
        a[p + lt_n + j + 1] = gt[j];
    }   

    return p + lt_n;
}

void quicksort(int * a, int p, int r)
{
    int div;

    if(p < r){ 
        div = partition(a, p, r); 
#pragma omp parallel sections
        {   
#pragma omp section
            quicksort(a, p, div - 1); 
#pragma omp section
            quicksort(a, div + 1, r); 

        }
    }
}

int main(void)
{
    int a[10] = {5, 3, 8, 4, 0, 9, 2, 1, 7, 6};
    int i;

    quicksort(a, 0, 9);

    for(i = 0;i < 10; i++){
        printf("%d\t", a[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}