Qt 并行計算圓周率示例

簡介：
因為最近的一項項目中要用到并行計算，所以花了兩天的時間了解了下Qt的并行計算的功能，順便也嘗試寫了一個Demo和大家一起分享。

任務如下： 1、實現多種方法計算圓周率。(據了解圓周率的計算方法估計有上百種) 2、實現普通計算和并行計算的比較。 3、計算的循環次數可以設定。 4、計算結果可是在界面顯示。

實現過程：
本示例需要解決的難點在于：
1、計算時間的獲取。
2、并行計算的調用。
3、圓周率計算方法的實現。

那先了解下，計算時間的獲取：

ARGE_INTEGER litmp;LONGLONG QPart1, QPart2;double dfFreq = 0;//計算程序的執行時間QueryPerformanceFrequency(&litmp);///>取得高精度運行計數器的頻率fdfFreq = static_cast<double>(litmp.QuadPart);QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart1 = litmp.QuadPart;///>開始計時/*插入fucntion 執行部分*/QueryPerformanceCounter(&litmp);QPart2 = litmp.QuadPart;///>終止計時dfTime = (static_cast<double>(QPart2 - QPart1) / dfFreq) * 1000;

通過調取 windows API 來獲取系統的時間，進而實現fucntion 執行部分的時間。

2、并行計算的調用。
首先 需要在.pro 文件關聯

QT += concurrent

然后，添加頭文件

#include <QtConcurrent> #include <QtConcurrent/QtConcurrentRun> #include<QFuture> #include<QFutureWatcher>

接著，設置變量

QFuture<double> future ;QFutureWatcher<void> *m_pWatcher;

然后，調用

future = QtConcurrent::run(this, &MainWindow::series_method_1,loopNums);///>并行處理數據

有關并行計算方面的內容，本人在之前寫過一篇翻譯：
https://blog.csdn.net/qq_21291397/article/details/105805043、

最后，圓周率計算的實現；

//數列1逼近 /* 歐拉：級數 */ double MainWindow::series_method_1( long long loops) {double sum=0; //初始化和為0；double pi = 0;double n = 0.5;double m = 1.0/3;int k = 1;/*極限逼近求圓周率*/for(int i=1;i<=loops;i++,k=-k){ sum=sum+((1.0/(2*i-1))*n*k + (1.0/(2*i-1))*m*k);n*=pow(0.5,2) ;m*=pow(1.0/3,2);}pi=sum*4;//預留調試接口qDebug()<<QString::number(pi,'g',10)<<endl;return pi;}//數列3逼近 /* 使用格雷戈里 - 萊布尼茨無窮級數。數學家們發現了若干個數學級數， 如果實施無窮多次運算，就能精確計算出 Pi 小數點后面的多位數字。 其中部分無窮級數非常復雜，需要超級計算機才能運算處理。 但是有一個最簡單的無窮級數，即格雷戈里-萊布尼茨級數。 盡管計算較費時間，但每一次迭代的結果都會更接近 Pi 的精確值， 迭代 500,000 次后可準確計算出 Pi 的 10 位小數。[2] 公式如下： π = (4/1) - (4/3) + (4/5) - (4/7) + (4/9) - (4/11) + (4/13) - (4/15) ... 首先用 4 減去 4 除以 3，然后加上4除以5，然后減去4除以7。 反復變換使用加減法，后面的小數是用4作分子，用連續的奇數作分母。 計算的次數越多，則結果越接近 Pi。*/ double MainWindow:: series_method_2(long long loops) {double pi = 0, k = 1;for (int i = 0; i < loops; i++, k = -k)pi += k / (2 * i + 1);return pi*4;// printf("pi: %lf\n", pi * 4); }//數列4逼近 /** π/2≈1+1/3+1/3 * 2/5+1/3 * 2/5 * 3/7+······+An * (n-1)/(2n-1) ?*/ double MainWindow::series_method_3(long long loops) {double pi = 1, n = 1;for (int i = 1; i < loops; i++){n *= (double)i / (2 * i + 1);pi += n;}return pi*2;// printf("pi: %lf\n", pi * 2); }//蒙特·卡羅法（Monte Carlo method） /*蒙特卡羅法本質是隨機撒點*/ double MainWindow::Monte_Carlo_method_1(long long N) {double pi = 0;double x, y, hits = 0;for (int i = 0; i < N; i++){x = (double)rand() / RAND_MAX;y = (double)rand() / RAND_MAX;if (x * x + y * y < 1.0)hits++;}pi = (hits / N)*4;return pi;// printf("pi: %lf\n", (hits / N) * 4); }/*蒙特卡羅 均勻撒點。*/ double MainWindow::Monte_Carlo_method_2(long long N) {double x, y, hits = 0;for (x = 0; x < sqrt(N); x++)for (y = 0; y < sqrt(N); y++)if (x * x + y * y < N)hits++;return (hits / N) * 4;// printf("pi: %lf\n", (hits / N) * 4); }

總結：
1、并行計算只是系統會單獨建一個線程來實現，但計算所花的不占用主線程而已。并不是所花的計算時間減少了，這點一定要理解透。
2、double 數據類型的精度是小數點15~16位。long double 數據類型的精度會更高一些。通過調取本機所支持的數據類型的位數
發現：

sizeof(double) = 8
sizeof(long double) = 12

顯然 如果計算精度達到小數點二三十位以
上，那就是不這些個數據類型了。我國航天工業近10年來迅猛發展，有關數據計算精確度越來越高，衛星發射偏差已達到0.0000104。按照這個精度要求，double數據類型來也早就夠航天數據的計算了，不知道我這樣理解是否有誤？
3、測試發現100億循環普通單線程運算的本機的耗時在9S 左右。按照這個比例關系，1000億次的循環需要1個半小時。。。。。

有關圓周率的計算，本篇就討論到這里吧！

本篇示例程序
下載鏈接：
https://download.csdn.net/download/qq_21291397/12372605

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Qt 并行计算圆周率示例的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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