Como usar contêineres em paralelo para aumentar a eficiência
Este tópico mostra como usar contêineres paralelos para armazenar e acessar dados com eficiência em paralelo.
O código de exemplo calcula o conjunto de números prime e Carmichael em paralelo. Em seguida, para cada número Carmichael, o código calcula os principais fatores desse número.
Exemplo: determinar se um valor de entrada é um número primo
O exemplo a seguir mostra a função is_prime, que determina se um valor de entrada é um número primo e a função is_carmichael, que determina se o valor de entrada é um número Carmichael.
// Determines whether the input value is prime.
bool is_prime(int n)
{
if (n < 2)
return false;
for (int i = 2; i < n; ++i)
{
if ((n % i) == 0)
return false;
}
return true;
}
// Determines whether the input value is a Carmichael number.
bool is_carmichael(const int n)
{
if (n < 2)
return false;
int k = n;
for (int i = 2; i <= k / i; ++i)
{
if (k % i == 0)
{
if ((k / i) % i == 0)
return false;
if ((n - 1) % (i - 1) != 0)
return false;
k /= i;
i = 1;
}
}
return k != n && (n - 1) % (k - 1) == 0;
}
Exemplo: números de computação prime e Carmichael
O exemplo a seguir usa as funções is_prime e is_carmichael para calcular os conjuntos de números primos e Carmichael. O exemplo usa os algoritmos concurrency::p arallel_invoke e concurrency::p arallel_for para computar cada conjunto em paralelo. Para obter mais informações sobre algoritmos paralelos, consulte Algoritmos paralelos.
Este exemplo usa um objeto concurrency::concurrent_queue para manter o conjunto de números Carmichael porque ele usará posteriormente esse objeto como uma fila de trabalho. Ele usa um objeto concurrency::concurrent_vector para manter o conjunto de números primos, pois posteriormente iterará por meio desse conjunto para encontrar fatores primos.
// The maximum number to test.
const int max = 10000000;
// Holds the Carmichael numbers that are in the range [0, max).
concurrent_queue<int> carmichaels;
// Holds the prime numbers that are in the range [0, sqrt(max)).
concurrent_vector<int> primes;
// Generate the set of Carmichael numbers and the set of prime numbers
// in parallel.
parallel_invoke(
[&] {
parallel_for(0, max, [&](int i) {
if (is_carmichael(i)) {
carmichaels.push(i);
}
});
},
[&] {
parallel_for(0, int(sqrt(static_cast<double>(max))), [&](int i) {
if (is_prime(i)) {
primes.push_back(i);
}
});
});
Exemplo: localizar todos os principais fatores de um determinado valor
O exemplo a seguir mostra a função prime_factors_of, que usa a divisão de avaliação para localizar todos os fatores primos do valor fornecido.
Essa função usa o algoritmo concurrency::p arallel_for_each para iterar por meio da coleção de números primos. O objeto concurrent_vector permite que o loop paralelo adicione simultaneamente fatores primos ao resultado.
// Finds all prime factors of the given value.
concurrent_vector<int> prime_factors_of(int n,
const concurrent_vector<int>& primes)
{
// Holds the prime factors of n.
concurrent_vector<int> prime_factors;
// Use trial division to find the prime factors of n.
// Every prime number that divides evenly into n is a prime factor of n.
const int max = sqrt(static_cast<double>(n));
parallel_for_each(begin(primes), end(primes), [&](int prime)
{
if (prime <= max)
{
if ((n % prime) == 0)
prime_factors.push_back(prime);
}
});
return prime_factors;
}
Exemplo: processa cada elemento na fila de números carmichael
Este exemplo processa cada elemento na fila de números carmichael chamando a função prime_factors_of para calcular seus principais fatores. Ele usa um grupo de tarefas para executar esse trabalho em paralelo. Para obter mais informações sobre grupos de tarefas, confira Paralelismo de Tarefa.
Este exemplo imprime os principais fatores para cada número carmichael se esse número tiver mais de quatro fatores primos.
// Use a task group to compute the prime factors of each
// Carmichael number in parallel.
task_group tasks;
int carmichael;
while (carmichaels.try_pop(carmichael))
{
tasks.run([carmichael,&primes]
{
// Compute the prime factors.
auto prime_factors = prime_factors_of(carmichael, primes);
// For brevity, print the prime factors for the current number only
// if there are more than 4.
if (prime_factors.size() > 4)
{
// Sort and then print the prime factors.
sort(begin(prime_factors), end(prime_factors));
wstringstream ss;
ss << L"Prime factors of " << carmichael << L" are:";
for_each (begin(prime_factors), end(prime_factors),
[&](int prime_factor) { ss << L' ' << prime_factor; });
ss << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
}
});
}
// Wait for the task group to finish.
tasks.wait();
Exemplo: exemplo de código de contêiner paralelo concluído
O código a seguir mostra o exemplo completo, que usa contêineres paralelos para calcular os principais fatores dos números carmichael.
// carmichael-primes.cpp
// compile with: /EHsc
#include <ppl.h>
#include <concurrent_queue.h>
#include <concurrent_vector.h>
#include <iostream>
#include <sstream>
using namespace concurrency;
using namespace std;
// Determines whether the input value is prime.
bool is_prime(int n)
{
if (n < 2)
return false;
for (int i = 2; i < n; ++i)
{
if ((n % i) == 0)
return false;
}
return true;
}
// Determines whether the input value is a Carmichael number.
bool is_carmichael(const int n)
{
if (n < 2)
return false;
int k = n;
for (int i = 2; i <= k / i; ++i)
{
if (k % i == 0)
{
if ((k / i) % i == 0)
return false;
if ((n - 1) % (i - 1) != 0)
return false;
k /= i;
i = 1;
}
}
return k != n && (n - 1) % (k - 1) == 0;
}
// Finds all prime factors of the given value.
concurrent_vector<int> prime_factors_of(int n,
const concurrent_vector<int>& primes)
{
// Holds the prime factors of n.
concurrent_vector<int> prime_factors;
// Use trial division to find the prime factors of n.
// Every prime number that divides evenly into n is a prime factor of n.
const int max = sqrt(static_cast<double>(n));
parallel_for_each(begin(primes), end(primes), [&](int prime)
{
if (prime <= max)
{
if ((n % prime) == 0)
prime_factors.push_back(prime);
}
});
return prime_factors;
}
int wmain()
{
// The maximum number to test.
const int max = 10000000;
// Holds the Carmichael numbers that are in the range [0, max).
concurrent_queue<int> carmichaels;
// Holds the prime numbers that are in the range [0, sqrt(max)).
concurrent_vector<int> primes;
// Generate the set of Carmichael numbers and the set of prime numbers
// in parallel.
parallel_invoke(
[&] {
parallel_for(0, max, [&](int i) {
if (is_carmichael(i)) {
carmichaels.push(i);
}
});
},
[&] {
parallel_for(0, int(sqrt(static_cast<double>(max))), [&](int i) {
if (is_prime(i)) {
primes.push_back(i);
}
});
});
// Use a task group to compute the prime factors of each
// Carmichael number in parallel.
task_group tasks;
int carmichael;
while (carmichaels.try_pop(carmichael))
{
tasks.run([carmichael,&primes]
{
// Compute the prime factors.
auto prime_factors = prime_factors_of(carmichael, primes);
// For brevity, print the prime factors for the current number only
// if there are more than 4.
if (prime_factors.size() > 4)
{
// Sort and then print the prime factors.
sort(begin(prime_factors), end(prime_factors));
wstringstream ss;
ss << L"Prime factors of " << carmichael << L" are:";
for_each (begin(prime_factors), end(prime_factors),
[&](int prime_factor) { ss << L' ' << prime_factor; });
ss << L'.' << endl;
wcout << ss.str();
}
});
}
// Wait for the task group to finish.
tasks.wait();
}
Este exemplo gera a saída de amostra a seguir.
Prime factors of 9890881 are: 7 11 13 41 241.
Prime factors of 825265 are: 5 7 17 19 73.
Prime factors of 1050985 are: 5 13 19 23 37.
Compilando o código
Copie o código de exemplo e cole-o em um projeto do Visual Studio, ou cole-o em um arquivo chamado carmichael-primes.cpp e execute o comando a seguir em uma janela do Prompt de comando do Visual Studio.
cl.exe /EHsc carmichael-primes.cpp
Confira também
Contêineres e objetos em paralelo
Paralelismo de tarefas
Classe concurrent_vector
Classe concurrent_queue
Função parallel_invoke
Função parallel_for
Classe task_group