SIMD BT 模型下的並行求點在多邊形中

2021-04-12 15:13:32 字數 1996 閱讀 7724

在樹連線的simd機器上並行化上述演算法:

假定q有n條邊,系統中有n個處理器p1,…,pn排成二叉樹,編號從根開始自上而下,自左向右逐級向下推進。每乙個處理器儲存q的一條邊(由兩個端點的笛卡爾座標表示),點p的座標為(xp,yp)。

一開始根讀進點p座標,然後傳播給其他處理器,當pj接收到p的座標,它確定:p為端點的射線是否和q的邊ej相交;若相交則pj產生『1』輸出,否則輸出『0』。將各處理器之輸出相加,其和若為奇數,則p位於q中,否則p在q外

演算法執行時,假定處理器pj已儲存了邊ej,演算法結束時p1產生『1』(p在q中)或者『0』(p不在q中)的回答 

輸入:pj存有ej之座標(j=1,…,n);點p(xp,yp)

輸出:p1回答『1』或者『0』

procedure point in polygon(x,y,answer)

begin

1, 1.1    p1 reads (xp,yp)

1.2    if  lp intersects e1  then  s1 = 1

else   s1 = 0

end if

1.3    p1 sends (xp,yp,s1) to p2 and (xp,yp,0) to p3

2,for i = log(n+1)-2 down to 1 do

for j = 2 log(n+1)-1-i to 2 log(n+1)-i -1 pardo

2.1 pj receives (xp,yp,s) from its parent

2.2 if lp intersects ej then sj = 1

else  sj = 0

end if

2.3 pj sends (xp,yp,sj+s) to p2j and(xp,yp,0) to p2j+1

end for

end for

3,for j = 2 log(n+1)-1 to 2 log(n+1)-1 pardo

3.1 pj receives (xp,yp,s) from its parent

3.2 if lp intersects ej  then aj = s + 1

else  aj = s

end if

end for

4,for i = 1 to log(n+1)-1 do

for j = 2 log(n+1)-i-1 to 2 log(n+1)-i -1 pardo

aj = a2j + a2j+1

end for

end for

5,if a1 is odd then answer = 1 else answer = 0 end

end演算法分析和討論:

演算法第1—3步自上而下執行相交測試;演算法第4—5步自下而上計算射線p的交點數。直線段相交的測試需常數步操作。如樹有n個處理器,則1-3步和4-5步均需要o(log n)時間,所以演算法t(n) = o(log n),而p(n) = n ,所以c(n) = o(n logn),顯然不是最佳的。但是:

1,如果有好幾個p點要同時判斷是否在q中,則上述演算法      可以流水線方式執行,而流水線週期為常數

2,可以把上訴演算法修改為最優的,基本思想就是使用n/logn 個處理器,每乙個處理器儲存q的logn條邊。這樣就需要o(log(n/logn))的時間將p傳播給所有的處理器,每乙個處理器對它所儲存的logn條邊進行相交測試,並將射線p之交點數目相交,需要o(logn)時間。計算射線p的總的交點數目需要o(log(n/logn))時間,所以總的執行時間為o(logn).c(n) = n/logn *logn = n 為最優的,但是此時流水線的週期已經不是常數了。

此時的偽**跟前面的有點區別,就是他得到p座標後馬上傳給子節點,再進行本身logn條邊的判斷。

3,沒考慮點p在畫射線時出現的幾種特殊情況

考慮的話,我覺得也只需要新增少許變數,來表明一下交點的狀態即可,即說明交點和另乙個頂點在射線的那一側。

剛看些並行方面的演算法,還沒有去實現過,目前還處於理論上的,希望下學期可以去實現一下,嘿嘿!

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