文章目錄

• • 1 并行搜索
  • • 1.1 并發的基本概念
    • 1.2 并行搜索

1 并行搜索

1.1 并發的基本概念

所謂并發是在同一實體上的多個事件同時發生。并發編程是指在在同一臺計算機上“同時”處理多個任務。

要理解并發編程，我們必須要理解如下一些基本概念：

• 計算機就像一座工廠，時刻在運行，為人類服務。它的核心是 CPU，它承擔了所有的計算任務，就像工廠的一個現場指揮官。
• 進程就像工廠里的車間，承擔“工廠”里的各項具體的“生產任務”，通常每個進程對應一個在運行中的執行程序，比如，QQ 和微信運行的時候，他們分別是不同的進程。

因為特殊原因，現場指揮官人才短缺，整個工廠只有一個指揮官，一次只能指導一個車間生產，而所有的車間都必須要有現場指揮官在場才能生產。也就是說，一個車間開工的時候，其他車間都必須停工。

背后的含義：任一時刻，單個 CPU 一次只能運行一個進程，此時其他進程處于非運行狀態。

一個車間（進程）可以包括多條生產線，線程就好比車間（進程）里的生產線。所有生產線（設備和人）都屬于同一車間的資源，受車間統一調度和調配，并共享車間所有資源（如空間或洗手間）。

背后的含義：一個進程可以擁有多個線程，每個線程可以可以獨立并行執行，多個線程共享同一進程的資源，受進程管理。

1.2 并行搜索

理解了以上這些概念后，我們接下來再繼續講解并行搜索的概念：

• 假設我們要從很大的一個無序的數據集中進行搜索，假設我們的機器可以一次性容納這么多數據。從理論上講，對于無序數據，如果不考慮排序，已經很難從算法層面優化了。而利用上面我們提到的并行處理思想，我們可以很輕松地將檢索效率提升多倍。具體實現思路如下:將數據分成 N 個塊，每個塊由一個 線程來并行搜索。

創建線程的演示代碼：

#include <Windows.h> #include <stdio.h> #include <iostream> #include <time.h>#define TEST_SIZE (1024*1024*200) #define NUMBER 20DWORD WINAPI ThreadProc(void* lpParam) {for (int i = 0; i < 5; i++) {printf("進程老爸，我來了！\n");Sleep(1000);}return 0; }int main(void) {DWORD threadID1;//線程 1 的身份證HANDLE hThread1;//線程 1 的句柄DWORD threadID2;//線程 2 的身份證HANDLE hThread2;//線程 2 的句柄printf("創建線程... ... \n");//創建線程 1hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, &threadID1);//創建線程 2hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, NULL, 0, &threadID2);WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);printf("進程老爸歡迎線程歸來！\n");system("pause");return 0; }

并行搜索的演示代碼：

#include <Windows.h> #include <stdio.h> #include <iostream> #include <time.h>#define TEST_SIZE (1024*1024*200) #define NUMBER 20typedef struct _search {int* data;//搜索的數據集size_t start; //搜索的開始位置size_t end; //搜索的終止位置size_t count; //搜索結果 }search;DWORD WINAPI ThreadProc(void* lpParam) {search* s = (search*)lpParam;time_t start, end;printf("新的線程開始執行...\n");time(&start);for (int j = 0; j < 10; j++) {for (size_t i = s->start; i <= s->end; i++) {if (s->data[i] == NUMBER) {s->count++;}}}time(&end);printf("查找數據所花時間: %lld\n", end - start);return 0; }int main02(void) {int* data = NULL;int count = 0;//記錄的數量int mid = 0;search s1, s2;data = new int[TEST_SIZE];for (int i = 0; i < TEST_SIZE; i++) {data[i] = i;}mid = TEST_SIZE / 2;s1.data = data;s1.start = 0;s1.end = mid;s1.count = 0;s2.data = data;s2.start = mid + 1;s2.end = TEST_SIZE - 1;s2.count = 0;DWORD threadID1;//線程 1 的身份證HANDLE hThread1;//線程 1 的句柄DWORD threadID2;//線程 2 的身份證HANDLE hThread2;//線程 2 的句柄printf("創建線程... ... \n");//創建線程 1hThread1 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &s1, 0, &threadID1);//創建線程 2hThread2 = CreateThread(NULL, 0, ThreadProc, &s2, 0, &threadID2);WaitForSingleObject(hThread1, INFINITE);WaitForSingleObject(hThread2, INFINITE);printf("進程老爸歡迎線程歸來！count: %d\n", s1.count + s2.count);system("pause");return 0; }int main(void) {int* data = NULL;int count = 0;//記錄的數量data = new int[TEST_SIZE];for (int i = 0; i < TEST_SIZE; i++) {data[i] = i;}time_t start = 0, end = 0;//記錄開始和結束的時間戳time(&start);for (int j = 0; j < 10; j++) {for (int i = 0; i < TEST_SIZE; i++) {if (data[i] == NUMBER) {count++;}}}time(&end);printf("查找數據所花時間: %lld, count: %d\n", end - start, count);system("pause");return 0; }

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參考資料：

C/C++從入門到精通-高級程序員之路【奇牛學院】

總結

以上是生活随笔為你收集整理的并行搜索的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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