MPI程序 对等模式的 Jacobi迭代

/* 对等模式的MPI程序：test_8_1_2.c Jacobi迭代：迭代数据按列进行分割， 并假设一共有4个进程同时并行计算。 时间:15.7.27 Jason Zhou 热爱你所写下的程序，他是你的伙伴，而不是工具. */
#include "mpi.h"
#include <stdio.h>

#define totalsize 8
#define mysize totalsize/4 //分成四块，每块大小
#define steps 10

int  main(int argc,char* argv[])
{
        int myid,numprocs,n,i,j,rc;
        float a[totalsize][mysize+2],b[totalsize][mysize+2],tmp[mysize][totalsize],c[totalsize][totalsize];  //除分块大小外，还包括左右两边各一列
        float temp[totalsize];  /* 临时数组 */
        int begin_col,end_col,ierr;
        MPI_Status status;


        //初始化c数组
        for(i=0;i<totalsize;i++)
        {
                for(j=0;j<=totalsize;j++)
                        c[i][j]=0;
        }

        for(int j=0;j<mysize;j++)
                for(int i=0;i<totalsize;i++)
                        tmp[j][i]=8;


        MPI_Init(&argc,&argv);

        /* 得到当前进程标识和总的进程个数 */
        MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&myid);
        MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&numprocs);
        fprintf(stderr,"Process %d of %d is alive.\n",myid,numprocs);

        /* 数组初始化 */
        //NOTE: 整个数组置值为0, 行数为 totalsize, 列数为 mysize+2
        for(j=0;j<mysize+2;j++)
                for(i=0;i<totalsize;i++)
                        a[i][j]=0.0;

        if(myid==0)
                for(i=0;i<totalsize;i++)
                        a[i][1]=8.0;

        if(myid==3)
                for(i=0;i<totalsize;i++)
                        a[i][mysize]=8.0;


        for(i=1;i<mysize+1;i++){   
                a[0][i]=8.0;
                a[totalsize-1][i]=8.0;
        }    
        /* Jacobi迭代部分 */
        for(n=1;n<=steps;n++)
        {
                //这里从两边分别"获取数据"和"发送数据",每次获取或发送数据时先判断是否会越界
                /* 从右侧的邻居得到数据 */
                if(myid<3)
                {
                        MPI_Recv(&temp[0],totalsize,MPI_FLOAT,myid+1,10,MPI_COMM_WORLD,&status);
                        for(i=0;i<totalsize;i++)
                                a[i][mysize+1]=temp[i];
                        //a[i][mysize+1]为块最右一列，表示相邻右侧一块最左边一列
                }
                /* 向左侧的邻居发送数据 */
                if(myid>0)
                {
                        for(i=0;i<totalsize;i++)
                                temp[i]=a[i][1];
                        MPI_Send(&temp[0],totalsize,MPI_FLOAT,myid-1,10,MPI_COMM_WORLD);
                }
                /* 向右侧的邻居发送数据 */
                if(myid<3)
                {
                        for(i=0;i<totalsize;i++)
                                temp[i]=a[i][mysize];
                        MPI_Send(&temp[0],totalsize,MPI_FLOAT,myid+1,10,MPI_COMM_WORLD);
                }
                /* 从左侧的邻居得到数据 */
                if(myid>3)
                {
                        MPI_Recv(&temp[0],totalsize,MPI_FLOAT,myid-1,10,MPI_COMM_WORLD,&status);
                        for(i=0;i<totalsize;i++)
                                a[i][0]=temp[i];
                        //a[i][0] 为块最左一列，表示相邻左侧一块最右一列
                }

                begin_col=1;
                end_col=mysize;

                if(myid==0)
                        begin_col=2;
                if(myid==3)
                        end_col=mysize-1;


                for(j=begin_col;j<=end_col;j++)
                        for(i=1;i<totalsize-1;i++)
                                b[i][j]=0.25*(a[i][j+1]+a[i][j-1]+a[i+1][j]+a[i-1][j]);

                for(i=1;i<totalsize-1;i++)
                        for(j=begin_col;j<=end_col;j++)
                        {
                                a[i][j]=b[i][j];
                        }
        }/* 迭代结束 */
        int loc=begin_col;
        if(0==myid)
                loc--;
        for(i=1;i<totalsize-1;i++)
                for(j=begin_col;j<=end_col;j++)
                {
                        tmp[j-loc][i]=a[i][j];
                }


        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);


        MPI_Gather(tmp,16,MPI_FLOAT,c,16,MPI_FLOAT,0,MPI_COMM_WORLD);//需要单独在外面

        /* 输出结果 */
        if(0==myid)
        {
                fprintf(stderr,"\nProcess %d :\n",myid);
                for(int j=0;j<mysize;j++)
                {
                        for(int i=0;i<totalsize;i++)
                                fprintf(stderr,"%.2f\t",tmp[j][i]);
                        fprintf(stderr,"\n");
                }
                fprintf(stderr,"\n");

                fprintf(stderr,"\n收集后结果\n");
                for(int i=0;i<totalsize;i++)
                {
                        for(int j=0;j<totalsize;j++)
                                fprintf(stderr,"%.2f\t",c[i][j]);
                        fprintf(stderr,"\n");
                }
                fprintf(stderr,"\n");
        }
        MPI_Finalize();
}

输出结果如下图