Библиотека алгоритмов: различия между версиями
| [непроверенная версия] | [непроверенная версия] |
| (не показано 5 промежуточных версий этого же участника) | |||
| Строка 179: | Строка 179: | ||
: </block></br> | : </block></br> | ||
</algo></br> | </algo></br> | ||
=====Характеристики алгоритма (Для | =====Характеристики алгоритма (Для матрицы с рангом n):===== | ||
* Общее количество вершин: 3n-3 | * Общее количество вершин: 3n-3 | ||
* Длина критического пути: | * Длина критического пути: | ||
| Строка 186: | Строка 186: | ||
**n−1 ярусов сложений (вычитаний) | **n−1 ярусов сложений (вычитаний) | ||
* Каноническая ширина ЯПФ: 1 | * Каноническая ширина ЯПФ: 1 | ||
На рисунке изображён граф алгоритма | На рисунке изображён граф алгоритма для n=6.</br> | ||
=='''Простой алгоритм Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье для степеней двойки'''== | =='''Простой алгоритм Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье для степеней двойки'''== | ||
| Строка 215: | Строка 215: | ||
: </block></br> | : </block></br> | ||
</algo></br> | </algo></br> | ||
=====Характеристики алгоритма (Для | =====Характеристики алгоритма (Для вектора с размерностью n):===== | ||
* Общее количество вершин: n*log<sub>2</sub>n | * Общее количество вершин: n*log<sub>2</sub>n | ||
* Длина критического пути: | * Длина критического пути: | ||
| Строка 224: | Строка 224: | ||
=='''Метод Гивенса (вращений) QR-разложения квадратной матрицы'''== | =='''Метод Гивенса (вращений) QR-разложения квадратной матрицы'''== | ||
[[Файл:XYprojection7.jpg|мини|XY projection]] | |||
[[Файл:YZprojection7.jpg|мини|YZ projection]] | |||
[[Файл:XZprojection7.jpg|мини|XZ projection]] | |||
=====Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:===== | |||
[https://algowiki-project.org/ru/Метод_Гивенса_(вращений)_QR-разложения_квадратной_матрицы_(вещественный_точечный_вариант) Простой алгоритм Метод Гивенса (вращений) QR-разложения квадратной матрицы (вещественный точечный вариант)]</br> | |||
=====Описание алгоритма на Algolang:===== | |||
<algo> | |||
: <params> | |||
:: <param name="n" type="int" value="5"></param> | |||
: </params> | |||
: <block dims="3"> | |||
:: <arg name="k" val="1..n-1"></arg> | |||
:: <arg name="i" val="1..n-1"></arg> | |||
:: <arg name="j" val="1..n"></arg> | |||
:: выполнение поворота 2-мерного вектора 1 яруса | |||
:: <vertex condition="(j>k)and(i=k)and(k=1)" type="2"> | |||
::: <in src="k,i,k"></in> | |||
:: </vertex> | |||
:: выполнение поворота 2-мерного вектора 1 яруса | |||
:: <vertex condition="(j>k)and(i>k)and(k=1)" type="2"> | |||
::: <in src="k,i,k"></in> | |||
::: <in src="k,i-1,j"></in> | |||
:: </vertex> | |||
:: выполнение поворота 2-мерного вектора остальных ярусов | |||
:: <vertex condition="(j>k)and(k>1)and(i=k)" type="2"> | |||
::: <in src="k,i,k"></in> | |||
::: <in src="k-1,i,j"></in> | |||
::: <in src="k-1,i-1,j"></in> | |||
:: </vertex> | |||
:: операция вычисления параметров поворота остальных ярусов | |||
:: <vertex condition="(j=k)and(k>1)and(i=k)" type="1"> | |||
::: <in src="k-1,i,j"></in> | |||
::: <in src="k-1,i-1,j"></in> | |||
:: </vertex> | |||
:: выполнение поворота 2-мерного вектора остальных ярусов | |||
:: <vertex condition="(j>k)and(k>1)and(i>k)" type="2"> | |||
::: <in src="k,i,k"></in> | |||
::: <in src="k-1,i,j"></in> | |||
::: <in src="k,i-1,j"></in> | |||
:: </vertex> | |||
:: операция вычисления параметров поворота остальных ярусов | |||
:: <vertex condition="(j=k)and(k>1)and(i>k)" type="1"> | |||
::: <in src="k-1,i,j"></in> | |||
:: </vertex> | |||
: </block> | |||
</algo> | |||
=====Характеристики алгоритма (Для матрицы порядка n):===== | |||
* Общее количество вершин: n<sup>3</sup>/3 | |||
* Длина критического пути: | |||
**2n−3 макровершины вычисления параметров поворота | |||
**n−1 макровершин поворотов | |||
* Каноническая ширина ЯПФ: n | |||
На рисунке изображён Граф алгоритма без отображения входных и выходных данных для n=5.</br> | |||
Текущая версия от 18:37, 17 мая 2021
УМНОЖЕНИЕ МАТРИЦЫ НА ВЕКТОР

Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Умножение плотной неособенной матрицы на вектор
Реализация алгоритма на Си:
for(int i = 0; i < size; i++)
- for(int j = 0; j < size ; j++)
- vec_out[i] += matrix[i][j] * vec _in[j];
- vec_out[i] += matrix[i][j] * vec _in[j];
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="n" type="int" value="5"></param>
- <param name="m" type="int" value="4"></param>
- <param name="n" type="int" value="5"></param>
- </params>
- <block dims="2">
- <arg name="i" val="1..m"></arg>
- <arg name="j" val="1..n+1"></arg>
- <vertex condition="j>1" type="2">
- <in src="i,j-1"></in>
- <in src="i,j-1"></in>
- </vertex>
- <arg name="i" val="1..m"></arg>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для умножения матрицы размером m строк на n столбцов на вектор порядка n):
- Общее количество вершин: m*n+m
- Длина критического пути: n
- Каноническая ширина ЯПФ: m
На рисунках представлен результат для матрицы размером 4*5 и вектора длины 5
ПЕРЕМНОЖЕНИЕ МАТРИЦ



Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Перемножение плотных неособенных матриц
Реализация алгоритма на Си:
for ( int i=0; i<size_1_str;i++)
- for (int j=0; j<size_2_col;j++)
- {
- matrix_out[i][j]=0;
- for(int k=0; k<size_common;k++)
- matrix_out[i][j]+=matrix_1[i][k]*matrix_2[k][j];
- matrix_out[i][j]+=matrix_1[i][k]*matrix_2[k][j];
- matrix_out[i][j]=0;
- }
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="m" type="int" value="4"></param>
- <param name="n" type="int" value="5"></param>
- <param name="l" type="int" value="6"></param>
- <param name="m" type="int" value="4"></param>
- </params>
- <block id="1" dims="3">
- <arg name="i" val="1..m"></arg>
- <arg name="j" val="1..l"></arg>
- <arg name="k" val="1..n+1"></arg>
- <vertex condition="k>1" type="3">
- <in src="i,j,k-1"></in>
- <in src="i,j,k-1"></in>
- </vertex>
- <arg name="i" val="1..m"></arg>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для умножения матрицы размером m строк на n столбцов на матрицу размером n строк на l столбцов):
- Общее количество вершин: m*n*l
- Длина критического пути: n
- Каноническая ширина ЯПФ: m*l
На рисунках представлено изображение графа алгоритма выходных данных для случая перемножения двух квадратных матриц порядка 4*5 и 5*6
НАХОЖДЕНИЕ СУММЫ ЭЛЕМЕНТОВ МАССИВА СДВАИВАНИЕМ

Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Нахождение суммы элементов массива сдваиванием
Реализация алгоритма на Си:
for(int i=1;i<=h;i++)
- for(int j=0;j<arr_size;j++)
- if(j<(arr_size/(pow(2,i))))
- arr[j]=arr[j*2]+arr[2*j+1];
- arr[j]=arr[j*2]+arr[2*j+1];
- if(j<(arr_size/(pow(2,i))))
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="n" type="int" value="8"></param>
- <param name="n" type="int" value="8"></param>
- </params>
- <block dims="2">
- <arg name="i" val="1..((2)log(n)+1)"></arg>
- <arg name="j" val="1..n"></arg>
- <vertex condition="(i>1)and(j<=(n/(2^(i-1))))" type="1">
- <in src="i-1,j*2-1"></in>
- <in src="i-1,j*2"></in>
- <in src="i-1,j*2-1"></in>
- </vertex>
- <arg name="i" val="1..((2)log(n)+1)"></arg>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (для суммирования массива порядка n):
- Общее количество вершин: n-1
- Длина критического пути: [Log2n]
- Каноническая ширина ЯПФ: n
На рисунке изображён граф алгоритма. В данном случае выполнено суммирование 8 элементов массива. Вершины, соответствующие входным данным, обозначены октаэдром.
ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО-ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ МЕТОД СУММИРОВАНИЯ

Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Последовательно-параллельный метод суммирования
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="n" type="int" value="25"></param>
- <param name="p" type="int" value="5"></param>
- <param name="n" type="int" value="25"></param>
- </params>
- <block id="0" dims="2">
- количество процессоров
- <arg name="i" val="1..p"></arg>
- на каждый процессор, кроме одного, распределяется одинаковое количество
- элементов массива (n/p, округленное в бОльшую сторону)
- <arg name="j" val="1..n"></arg>
- <arg name="j" val="1..ceil(n/p)"></arg>
- сумма элементов массива, равномерно распределенных по (p-1) процессорам
- <vertex condition="(j>1)and(i>1)and(j<ceil(n/p))" type="1">
- <in src="i,j-1"></in>
- <in src="i,j-1"></in>
- </vertex>
- сумма оставшихся эелементов
- <vertex condition="(j>1)and(i=1)and(j<=(n-p-(ceil(n/p)-1)*(p-1)))" type="1">
- <in src="i,j-1"></in>
- <in src="i,j-1"></in>
- </vertex>
- последовательное суммирование получившихся сумм на одном из процессоров
- <vertex condition="(i>2)and(j=ceil(n/p))" type="1">
- <in src="i-1,j"></in>
- <in src="i,j-1"></in>
- </vertex>
- <vertex condition="(i=2)and(j=ceil(n/p))" type="1">
- <in src="i-1,n-p-(ceil(n/p)-1)*(p-1)"></in></in>
- <in src="i,j-1"></in>
- </vertex>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для суммирования массива порядка n):
- Общее количество вершин: n-1
- Длина критического пути:
- ceil(n/p)-1 - суммирования по частям массива (p ветвей)
- p-1 - одна последовательная ветвь
- Каноническая ширина ЯПФ: p
На рисунке изображён граф алгоритма без входных и выходных данных для случая суммирования 25 элементов массива на 5 процессорах.
Компактная схема метода Гаусса для трёхдиагональной матрицы

Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Компактная схема метода Гаусса для трёхдиагональной матрицы
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="n" type="int" value="6"></param>
- <param name="n" type="int" value="6"></param>
- </params>
- <block id="0" dims="2">
- <arg name="j" val="1..n"></arg>
- <arg name="i" val="1..n"></arg>
- деление
- <vertex condition="(i=j+1)and(j>1)" type="1">
- <in src="j,j"></in>
- <in src="j,j"></in>
- </vertex>
- вычетание
- <vertex condition="(j=i)and(j>1)" type="2">
- <in src="j,i-1"></in>
- <in src="j,i-1"></in>
- </vertex>
- умножение
- <vertex condition="j=i+1" type="3">
- <in src="j-1,i+1"></in>
- <in src="j-1,i+1"></in>
- </vertex>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для матрицы с рангом n):
- Общее количество вершин: 3n-3
- Длина критического пути:
- n−1 ярусов делений
- n−1 ярусов умножений
- n−1 ярусов сложений (вычитаний)
- Каноническая ширина ЯПФ: 1
На рисунке изображён граф алгоритма для n=6.
Простой алгоритм Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье для степеней двойки

Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Простой алгоритм Кули-Тьюки быстрого преобразования Фурье для степеней двойки
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name = "N" type = "int" value = "3"></param>
- <param name = "N" type = "int" value = "3"></param>
- </params>
- <block id="0" dims="2">
- <arg name = "I" val = "1..N"></arg>
- <arg name = "J" val = "1..2^N"></arg>
- <arg name = "I" val = "1..N"></arg>
- <vertex condition = "(J - 1) % (2^I) < 2^(I - 1)" type = "1">
- <in src = "I - 1, J"></in>
- <in src = "I - 1, J + 2^(I -1)"></in>
- <in src = "I - 1, J"></in>
- </vertex>
- <vertex condition = "(J - 1) % (2^I) < 2^(I - 1)" type = "1">
- <vertex condition = "(J - 1) % (2^I) >= 2^(I - 1)" type = "2">
- <in src = "I - 1, J"></in>
- <in src = "I - 1, J - 2^(I - 1)"></in>
- <in src = "I - 1, J"></in>
- </vertex>
- <vertex condition = "(J - 1) % (2^I) >= 2^(I - 1)" type = "2">
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для вектора с размерностью n):
- Общее количество вершин: n*log2n
- Длина критического пути:
- log2n операций комплексного сложения/вычитания
- log2n операций комплексного умножения
- Каноническая ширина ЯПФ: n
На рисунке изображён граф алгоритма для n=8.
Метод Гивенса (вращений) QR-разложения квадратной матрицы



Ссылка на описание в энциклопедии AlgoWiki:
Описание алгоритма на Algolang:
<algo>
- <params>
- <param name="n" type="int" value="5"></param>
- </params>
- <block dims="3">
- <arg name="k" val="1..n-1"></arg>
- <arg name="i" val="1..n-1"></arg>
- <arg name="j" val="1..n"></arg>
- выполнение поворота 2-мерного вектора 1 яруса
- <vertex condition="(j>k)and(i=k)and(k=1)" type="2">
- <in src="k,i,k"></in>
- </vertex>
- выполнение поворота 2-мерного вектора 1 яруса
- <vertex condition="(j>k)and(i>k)and(k=1)" type="2">
- <in src="k,i,k"></in>
- <in src="k,i-1,j"></in>
- </vertex>
- выполнение поворота 2-мерного вектора остальных ярусов
- <vertex condition="(j>k)and(k>1)and(i=k)" type="2">
- <in src="k,i,k"></in>
- <in src="k-1,i,j"></in>
- <in src="k-1,i-1,j"></in>
- </vertex>
- операция вычисления параметров поворота остальных ярусов
- <vertex condition="(j=k)and(k>1)and(i=k)" type="1">
- <in src="k-1,i,j"></in>
- <in src="k-1,i-1,j"></in>
- </vertex>
- выполнение поворота 2-мерного вектора остальных ярусов
- <vertex condition="(j>k)and(k>1)and(i>k)" type="2">
- <in src="k,i,k"></in>
- <in src="k-1,i,j"></in>
- <in src="k,i-1,j"></in>
- </vertex>
- операция вычисления параметров поворота остальных ярусов
- <vertex condition="(j=k)and(k>1)and(i>k)" type="1">
- <in src="k-1,i,j"></in>
- </vertex>
- </block>
</algo>
Характеристики алгоритма (Для матрицы порядка n):
- Общее количество вершин: n3/3
- Длина критического пути:
- 2n−3 макровершины вычисления параметров поворота
- n−1 макровершин поворотов
- Каноническая ширина ЯПФ: n
На рисунке изображён Граф алгоритма без отображения входных и выходных данных для n=5.