多线程解决矩阵相乘问题

多线程编程实现矩阵乘法

一、实验目的

通过实验，熟悉基于Win32线程库和Pthread线程库的编程环境，掌握利用Windows API和Pthread API进行多线程编程的方法，进一步加深对线程概念以及多线程编程相关事项的理解。

二、实验内容

1.在Windows操作系统上，利用Windows API编写应用程序实现矩阵乘法。

2.在Linux操作系统上，利用Pthread API编写应用程序实现矩阵乘法。

3.在上述两种环境下，实现相乘操作的两个矩阵均作为应用程序的输入参数动态生成，并输出计算结果。

4.在程序实现过程中，要求每个乘积矩阵元素的计算过程均由一个独立的线程实现。

三、实验步骤

(1)设计思路

①动态生成矩阵A,B,C并为它们分别赋值，其中C默认为0

②创建多个线程去计算矩阵C中每个元素，其中为每个线程传

入一个结构体data，它的两个数据成员为C的行号和列号

③输出矩阵C

(2)流程图

四、主要数据结构

本实验用了一个结构体类型data用于传递行号和列号五、程序运行时的初值和运行结果

①win32下

②pthread

六、实验体会：

本次实验总体感觉不难，主要就是掌握win32和pthread中线程的使用。具体的算法就是矩阵的乘法计算，较容易实现。其实，原理理解清楚，理解透，各个语言去实现都是一样的，顶多就是函数不一样而已。

七、源程序并附上注释

①用win32实现

#include

#include

#include

int row,rc,col; //矩阵A和B的行数列数

int **A; //矩阵ABC，用二维数组表示

int **B;

int **C;

struct v

{

int i; //行号

int j; //列号

};

//计算矩阵C中的某个元素

DWORD WINAPI Sum(LPVOID param)

{

struct v *DATA = (struct v*)param;//强制转换，lpvoid->struct v

for (int x=0;x

C[DATA->i][DATA->j]+=A[DATA->i][x]*B[x][DATA->j];//计算A中某行×B中某列

return 0;

}

//输出矩阵C

void output()

{

printf("C=A*B,C is:\n");

for (int x=0;x

{

for (int y=0;y

{

printf("%d ",C[x][y]); //输出C中某个元素

}

printf("\n");

}

}

int main()

{

int i,j,numThreads;

printf("input the row and col of the A matrix: \n");

scanf("%d%d",&row,&rc); //输入A矩阵长宽

A=(int **)malloc(row*sizeof(int *));

for (i=0;i

*(A+i)=(int *)malloc(rc*sizeof(int)); //为A矩阵分配空间

printf("input the elements of the A matrix: %d * %d\n",row,rc);

for (i=0;i

for (j=0;j

scanf("%d",&A[i][j]); //输入A矩阵元素

printf("input the col of the B matrix: ");

scanf("%d",&col); //输入B矩阵长度

B=(int **)malloc(rc*sizeof(int *));

for(i=0;i

*(B+i)=(int *)malloc(col*sizeof(int)); //为B矩阵分配空间

printf("input the elements of the B matrix: %d * %d\n",rc,col);

for (i=0;i

for (j=0;j

scanf("%d",&B[i][j]); //输入B矩阵元素

C=(int **)malloc(row*sizeof(int *));

for(i=0;i

*(C+i)=(int *)malloc(col*sizeof(int)); //为矩阵C分配空间

for(i=0;i

for(j=0;j

C[i][j]=0; //默认矩阵C中元素全部赋值为0

int p=0; //p用于统计线程个数

numThreads=row*col;

HANDLE *ThreadHandle=(HANDLE *)malloc(numThreads*sizeof(HANDLE));//创建线程句柄，分配空间

for(int ii=0;ii

{

for(int jj=0;jj

{

struct v*data=(struct v*) malloc (sizeof(struct v));//为结构体data分配空间

int x=ii; int y=jj;

data->i=x; //行号

data->j=y; //列号

ThreadHandle[p++]=CreateThread(NULL,0,Sum,LPVOID(data),0,NULL);//创建一个线程，并传入参数data

}

}

WaitForMultipleObjects(numThreads,ThreadHandle,TRUE,INFINITE); //等待多线程全部执行

output(); //输出矩阵C的所有元素

return 0;

}

②用pthread实现

#include

#include

#include

int row,rc,col; //矩阵A和B的行号和列号

int **A,**B,**C; //二维数组A,B,C

struct v

{

int i; //行号

int j; //列号

};

//计算矩阵C中某个元素

void *Sum(void *param)

{

int x=0;

struct v *DATA = (struct v*)param;//强制转换void*->struct v

for (x=0;x

C[DATA->i][DATA->j]+=A[DATA->i][x]*B[x][DATA->j];//计算某个元素，i行乘以j列

pthread_exit(0);

}

//输出矩阵C

void output()

{

printf("C=A*B,C is :\n");

int x,y;

for (x=0;x

{

for (y=0;y

{

printf("%d",C[x][y]);//输出C中x行y列元素

printf(" ");

}

printf("\n");

}

}

int main()

{

int i,j,numThreads;

printf("input the row and col of the A matrix: \n");//输入A矩阵长宽

scanf("%d%d",&row,&rc);

A=(int **)malloc(row*sizeof(int *));

for (i=0;i

*(A+i)=(int *)malloc(rc*sizeof(int));//为A矩阵分配空间

printf("input the elements of the A matrix: %d * %d\n",row,rc);//输入A矩阵元素for (i=0;i

for (j=0;j

scanf("%d",&A[i][j]);

printf("input the col of the B matrix: ");//输入B矩阵长度

scanf("%d",&col);

B=(int **)malloc(rc*sizeof(int *));

for(i=0;i

*(B+i)=(int *)malloc(col*sizeof(int));//为B矩阵分配空间

printf("input the elements of the B matrix: %d * %d\n",rc,col);//输入B矩阵元素

for (i=0;i

for (j=0;j

scanf("%d",&B[i][j]);

C=(int **)malloc(row*sizeof(int *)); //为矩阵C分配空间

for(i=0;i

*(C+i)=(int *)malloc(col*sizeof(int));

for(i=0;i

for(j=0;j

C[i][j]=0; //默认赋值为0

int p=0;

numThreads=row*col;

pthread_t tid;

pthread_attr_t attr;

int ii,jj;

for(ii=0;ii

{

for(jj=0;jj

{

struct v*data=(struct v*) malloc (sizeof(struct v));

//为结构体data分配内存空间

int x=ii; int y=jj;

data->i=x; //行号

data->j=y; //列号

pthread_attr_init(&attr);//初始化线程

pthread_create(&tid,&attr,Sum,(void*)data);//创建线程

pthread_join(tid,NULL); //插队，保证各个线程能在主线程运行结束前结束自己的任务

}

}

output();//输出矩阵C

return 0;

}