c++ - 在 C++ 中从距离矩阵创建索引 vector 的最快方法

Question

I have a distance matrix D of size n by n and a constant L as input. I need to create a vector v contains all entries in D such that its value is at most L. Here v must be in a specific order v = [v1 v2 .. vn] where vi contains entries in ith row of D with value at most L. The order of entries in each vi is not important.

我想知道是否有一种使用 vector 、数组或任何数据结构 + 并行化来创建 v 的快速方法。我所做的是使用 for 循环，它对于大的 n 非常慢。

vector<int> v;
for (int i=0; i < n; ++i){
    for (int j=0; j < n; ++j){
        if (D(i,j) <= L) v.push_back(j);
    }
}

Answer 1

最好的方法主要取决于上下文。如果您正在寻求 GPU 并行化，您应该看看 OpenCL。

对于基于 CPU 的并行化，C++ 标准 #include <thread>图书馆可能是你最好的选择，但你需要小心:

• 创建线程需要时间，所以如果 n 相对较小(<1000 左右)它会减慢你的速度
• D(i,j) 必须同时被多个线程读取
• v 必须可由多个线程写入，标准 vector 不会削减它

v 可能是一个二维 vector ，vi 作为它的子 vector ，但是这些必须在并行化之前初始化:

std::vector<std::vector<int>> v; 
v.reserve(n);                    
for(size_t i = 0; i < n; i++)
{
    v.push_back(std::vector<int>());
}

您需要决定要使用多少个线程。如果这仅适用于一台机器，硬编码是一个有效的选项。线程库中有一个函数可以获取支持的线程数量，但它更多的是提示而不是可信。

size_t threadAmount = std::thread::hardware_concurrency(); //How many threads should run hardware_concurrency() gives you a hint, but its not optimal
std::vector<std::thread> t;                                //to store the threads in
t.reserve(threadAmount-1);                                 //you need threadAmount-1 extra threads (we already have the main-thread)

要启动一个线程，您需要一个它可以执行的函数。在这种情况下，这是读取矩阵的一部分。

void CheckPart(size_t start, size_t amount, int L, std::vector<std::vector<int>>& vec)
{
    for(size_t i = start; i < amount+start; i++)
    {
        for(size_t j = 0; j < n; j++)
        {
            if(D(i,j) <= L)
            {
                vec[i].push_back(j);
            }
        }
    }
}

现在您需要将矩阵分成大约 n/threadAmount 行的部分并启动线程。线程构造函数需要一个函数及其参数，但它总是会尝试复制参数，即使函数需要一个引用。为防止这种情况，您需要强制使用 std::ref() 的引用

int i = 0;
int rows;
for(size_t a = 0; a < threadAmount-1; a++)
{
    rows = n/threadAmount + ((n%threadAmount>a)?1:0);
    t.push_back(std::thread(CheckPart, i, rows, L, std::ref(v)));
    i += rows;
}

线程现在正在运行，所有要做的就是运行主函数的最后一个 block :

SortPart(i, n/threadAmount, L, v);

之后您需要等待线程完成并清理它们:

for(unsigned int a = 0; a < threadAmount-1; a++)
{
    if(t[a].joinable())
    {
        t[a].join();
    }
}

请注意，这只是一个简单粗暴的示例。不同的问题可能需要不同的实现，而且由于我无法猜测上下文，我能提供的帮助是相当有限的。