#include "stdio.h"#include "stdlib.h"#include "mpi.h"#include "math.h"#define E 0.0001#define a(x,y) a[x*m+y]#define b(x,y) b[x*m+y]#define A(x,y) A[x*size+y]#define B(x,y) B[x*size+y]#define intsize sizeof(int)#define floatsize sizeof(float)#define charsize sizeof(char)int size,N;                                       /* size:保存矩陣行數;N:保存矩陣列數 */int m;                                            /* 保存子方陣的尺寸 */int t;                                            /* 棋盤劃分的分割數 */float *A, *B;                                     /* A:保存原矩陣;B:保存轉置后的矩陣 */double starttime;                                 /* 保存開始時間 */double time1;                                     /* 保存分發數據的結束時間 */double time2;                                     /* 保存運行的結束時間 */int my_rank;                                      /* 保存當前進程的進程號 */int p;                                            /* 保存進程數 */MPI_Status status;                                /* 保存MPI狀態 */FILE *fdA;                                        /* 輸入文件 *//* 運行結束前,調用本函數釋放內存空間 */void Environment_Finalize(float *a,float *b){    free(a);    free(b);}int main(int argc, char **argv){    int i,j,k,my_rank,group_size;    float *a,*b;    int u,v;    float temp;    MPI_Init(&argc,&argv);    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&group_size);    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&my_rank);    p=group_size;    /* 如果是主進程(rank=0的進程),則進行讀文件的操作,       將待轉置的矩陣讀入內存,保存到全局變量A中    */    if(my_rank==0)    {        starttime=MPI_Wtime();        fdA=fopen("dataIn.txt","r");        /* 讀入矩陣的行數和列數,并保存到size和N中 */        fscanf(fdA,"%d %d", &size, &N);        /* 判斷是否是方陣,如果不是,程序退出 */        if(size != N)        {            puts("The input is error!");            exit(0);        }        A=(float*)malloc(floatsize*size*size);        B=(float*)malloc(floatsize*size*size);        /* 將矩陣的所有值讀入,保存到A中 */        for(i = 0; i < size; i ++)        {            for(j = 0; j < size; j ++) fscanf(fdA, "%f", A+i*size+j);        }        fclose(fdA);    }    /* 廣播矩陣的尺寸 */    MPI_Bcast(&size,1,MPI_INT,0,MPI_COMM_WORLD);    /* 獲得棋盤劃分的數目 */    t=(int)sqrt(p);    if (t>size)        t=size;    if(size%t!=0)        for(;;)    {        t--;        if(size%t==0)            break;    }    /* 獲得實際利用的處理器個數 */    p=t*t;    /* 每個子方陣的尺寸 */    m=size/t;    /* a保存子方陣,b是臨時矩陣,是主進程用來保存待發送給別的進程的子方陣 */    a=(float *)malloc(floatsize*m*m);    b=(float *)malloc(floatsize*m*m);    if (a==NULL||b==NULL)        printf("allocate space  fail!");    /* 對主進程,獲得自己的子方陣(即左上角的子方陣) */    if (my_rank==0)    {        for(i=0;i<m;i++)            for(j=0;j<m;j++)                a(i,j)=A(i,j);    }    /* 主進程向其他進程發送數據 */    if (my_rank==0)    {        for(i=1;i<p;i++)        {            v=i/t;                                /* 子方陣的行號 */            u=i%t;                                /* 子方陣的列號 */            for(j=v*m;j<(v+1)*m;j++)                for(k=u*m;k<(u+1)*m;k++)                    b((j%m),(k%m))=A(j,k);        /* 將子方陣暫存在b中 */                                                  /* 將子方陣發送到相應的進程 */            MPI_Send(b,m*m,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD);        }    }    else if (my_rank<p)                           /* 對其他進程,從主進程接收數據 */        MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);    time1=MPI_Wtime();    /* 對下三角的子方陣進行處理 */    if ((my_rank/t)>(my_rank%t)&&my_rank<p)    {        v=my_rank/t;                              /* 行號 */        u=my_rank%t;                              /* 列號 */        /* 發送子方陣到位于相應上三角位置的進程 */        MPI_Send(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),(u*t+v),MPI_COMM_WORLD);        /* 從相應上三角位置的進程接收數據 */        MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);    }    /* 對上三角的子方陣進行處理 */    if ((my_rank/t)<(my_rank%t)&&my_rank<p)    {        v=my_rank/t;                              /* 行號 */        u=my_rank%t;                              /* 列號 */        /* 將子方陣元素復制到b */        for(i=0;i<m;i++)            for(j=0;j<m;j++)                b(i,j)=a(i,j);        /* 從相應下三角位置的進程接收數據 */        MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),my_rank,MPI_COMM_WORLD,&status);        /* 子方陣發送到位于相應下三角位置的進程 */        MPI_Send(b,m*m,MPI_FLOAT,(u*t+v),(u*t+v),MPI_COMM_WORLD);    }    /* 對每一個子方陣進行轉置 */    for(i=1;i<m;i++)        for(j=0;j<i;j++)    {        temp=a(i,j);        a(i,j)=a(j,i);        a(j,i)=temp;    }    /* 主進程開始將轉置的結果進行組合       先將主進程的結果組合到B中左上角    */    if (my_rank==0)    {        for(i=0;i<m;i++)            for(j=0;j<m;j++)                B(i,j)=a(i,j);    }    /* 主進程從其他進程接收結果,組合到B的相應位置 */    if (my_rank==0)    {        for(i=1;i<p;i++)        {            /* 從其他進程接收結果 */            MPI_Recv(a,m*m,MPI_FLOAT,i,i,MPI_COMM_WORLD,&status);            v=i/t;                                /* 結果的行號 */            u=i%t;                                /* 結果的列號 */            for(j=v*m;j<(v+1)*m;j++)                for(k=u*m;k<(u+1)*m;k++)                    B(j,k)=a((j%m),(k%m));        /* 結果組合到B的相應位置 */        }    }    else if(my_rank<p)                            /* 其他進程發送結果到主進程 */        MPI_Send(a,m*m,MPI_FLOAT,0,my_rank,MPI_COMM_WORLD);    /* 由主進程打印計算結果 */    if (my_rank==0)    {        printf("Input of file \"dataIn.txt\"\n");        printf("%d\t%d\n", size, size);        for(i=0;i<size;i++)        {            for(j=0;j<size;j++) printf("%f\t",A(i,j));            printf("\n");        }        printf("\nOutput of Matrix AT\n");        for(i=0;i<size;i++)        {            for(j=0;j<size;j++) printf("%f\t",B(i,j));            printf("\n");        }    }    time2=MPI_Wtime();    /* 由主進程打印時間信息 */    if (my_rank==0)    {        printf("\n");        printf("Whole running time    = %f seconds\n",time2-starttime);        printf("Distribute data time  = %f seconds\n",time1-starttime);        printf("Parallel compute time = %f seconds\n",time2-time1);    }    MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);    MPI_Finalize();    Environment_Finalize(a,b);    return(0);}