串行并行利用蒙特卡罗方法求圆周率PI

操作系统实验报告，方法存在缺陷，应付学校实验报告。

一、实验内容

(1)利用蒙特卡罗方法求圆周率PI
(2)编写串行和多线程的代码分别计算并记录时间

二、实验原理

2.1 计算原理

        在数值积分法中，我们利用求单位圆的1/4的面积来求得Pi/4从而得到Pi。单位圆的1/4面积是一个扇形，它是边长为1单位正方形的一部分，只要能求出扇行面积SI在正方形面积s中占的比例K=S1/S就立即能得到SI,从而得到Pi的值。怎样求出扇形面积在正方形面积中占的比例K呢?一个办法是在正方形中随机投入很多点，使所投的点落在正方形中每-一个位置的机会相等看其中有多少个点落在扇形内。将落在扇形内的点数m与所投点的总数n的比m/n作为k的近似值。怎样实现这样的随机投点呢?任何一款计算机语言都有这种功能，能够产生在区间[0, 1]内均匀分布的随机数，产生两个这样的随机数x,y,则以(x, y)为坐标的点就是单位正方形内的一点P，它落在正方形内每个位置的机会均等，P落在扇形内的充要条件是x2+y2<=1。设投入的总点数为Si，根据判定条件可计算出落入园内的为S2，则由上式即可算出PI的值。
 

串行代码： 

#include
#include
#include
#include
double pi = 0;
int kSamplePoints;
int main()
{
    int j = 0, count=0;
	scanf("%d", &kSamplePoints);
    
    double x,y;
    srand((int)time(NULL));
	clock_t start_time = 0, end_time = 0;
    start_time = clock();
	for(j=0;j< kSamplePoints;j++){

		
			x=(double)(1.0*rand()/RAND_MAX); //产生0-1的随机数
			y=(double)(1.0*rand()/RAND_MAX);
			if(pow(x,2)+pow(y,2)<= 1 )
				{
				count+=1;
				}	
	}

	end_time = clock();
    pi= 4.0 * count / kSamplePoints;
    printf("PI : %f    runtime : %lfs\n\n", pi, (double)(end_time - start_time)/CLOCKS_PER_SEC);
	return 0;
}

ubuntu测试结果如下:

 

 并行代码：

#include 
#include 
#include 
#include 

double pi = 0;
int kSamplePoints, num_threads;
pthread_mutex_t mut;

void *thread_function(void *arg){
	int count = 0, sample = (int) arg, i=0;
	double x = 0, y = 0;
    srand((int)time(NULL));
    //int count = 0;
    for(;i < sample;i++){	
        x=(double)(1.0*rand()/RAND_MAX);
        y=(double)(1.0*rand()/RAND_MAX);
        if(x*x + y*y <= 1.0) count++;
    	}
    //pthread_mutex_lock(&mut);
    //pi = (pi + demo);
    //pthread_mutex_unlock(&mut);
    return (void *)count;
}

int main(int argc, const char * argv[]) {
    
    scanf("%d%d", &kSamplePoints, &num_threads);
    pthread_t thread[num_threads];
    int ret_sums[num_threads];
	int i=0, sample = kSamplePoints / num_threads;

	clock_t start_time = 0, end_time = 0;
    start_time = clock();
    for(;i< num_threads;i++){
 		pthread_create(&thread[i], NULL, thread_function, (void *)sample);
    }

    for(i=0;i< num_threads;i++){
        pthread_join(thread[i], (void **) &ret_sums[i]);
    }
	end_time = clock();
	
	for(i=0;i

ubuntu测试结果如下：