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描述了10000个天体的移动

#include <mpi.h>    
#include <stdio.h>    
#include <stdlib.h>    
#include <math.h>    
#include <fstream.h>    
#include <iostream.h>    
    
/*-------------------构造点的类型-------------------*/    
struct Point{    
        double x;    
        double y;    
};    
    
/*--------------------全局变量----------------------*/    
double G;               //万有引力常量      
int N;                  //天体的数目    
Point* P;               //每个天体的位置    
Point* v;               //每个天体的速度    
Point* f;               //每个天体受到的力    
double* m;              //每个天体的质量    
Point size;             //空间的大小    
float C;                //一常数    
double dt;              //很小的时间周期    
    
/*---------------初始化各天体的情况-----------------*/    
void Initial(char* filename){    
    ifstream f1(filename);    
    if(!f1){    
        cout<<"open file fail!"<<endl;    
        return;    
    }    
    f1>>N;         //从文件读入天体的数目          
    P = new Point[N];    
    v = new Point[N];    
    f = new Point[N];    
    m = new double[N];    
    f1>>G>>size.x>>size.y>>dt>>C;      //从文件读入G，size，dt    
    for(int i=0;i<N;i++){    
        f1>>m[i]>>P[i].x>>P[i].y>>v[i].x>>v[i].y;     //从文件读入各天体的质量，位置和速度    
    }    
    for(int j=0;j<N;j++) { f[j].x = 0.0; f[j].y = 0.0; }   //初始化每个天体的受力为0    
    f1.close();    
}    
    
/*-----------计算dt时间内每个天体受到的力-----------*/    
void calculateForces(int i){    
    double distance,magnitude;    
    Point direction;    
    for(int j=0;j<N;j++){    
        if(j!=i){    
            distance = (float)sqrt((P[i].x-P[j].x)*(P[i].x-P[j].x)+(P[i].y-P[j].y)*(P[i].y-P[j].y));    //计算两点间距离    
            if(distance!=0){    
                magnitude = (G*m[i]*m[j])/(distance*distance+C*C);   //计算万有引力    
                direction.x = P[j].x-P[i].x;                         //记录力的x方向    
                direction.y = P[j].y-P[i].y;                         //记录力的y方向    
                f[i].x = f[i].x+magnitude*direction.x/distance;      //把收到的所有万有引力累加    
                f[i].y = f[i].y+magnitude*direction.y/distance;    
            }    
        }    
    }    
}    
    
/*----------计算dt时间后，天体的位置和速度----------*/    
void moveBodies(int i){    
    Point dv;    
    Point dp;    
    Point tempPoint;    
    dv.x = f[i].x/m[i]*dt;       dv.y = f[i].y/m[i]*dt;         //计算x，y方向的dv＝a*dt,a=F/m    
    dp.x = (v[i].x+dv.x/2)*dt;   dp.y = (v[i].y+dv.y/2)*dt;     //计算x，y偏移量dp＝(v+dv/2)dt    
    tempPoint.x=P[i].x+dp.x;     tempPoint.y = P[i].y+dp.y;     //对位置的偏移量进行累加    
    if(tempPoint.x<0||tempPoint.x>size.x||tempPoint.y<0||tempPoint.y>size.y){  //判断下一位置是否越界    
        P[i].x = P[i].x;     //如果越界，天体保留原来位置，速度方向取反    
        P[i].y = P[i].y;    
        v[i].x = -v[i].x;    
        v[i].y = -v[i].y;    
    }else{                   //记录新的位置和方向    
        P[i].x = tempPoint.x;    
        P[i].y = tempPoint.y;    
        v[i].x = v[i].x + dv.x;    
        v[i].y = v[i].y + dv.y;    
    }    
    f[i].x = 0.0; f[i].y = 0.0;    
}    
    
/*-------------------输出各天体的情况---------------*/    
void End(char* filename){    
    ofstream f2(filename);    
    if(!f2){    
        cout<<"open file fail!"<<endl;    
        return;    
    }    
    f2<<N<<endl<<G<<endl<<size.x<<" "<<size.y<<endl<<dt<<endl<<C<<endl;        //输出n，G，size，dt到结果文件    
    for(int i=0;i<N;i++){    
        f2<<m[i]<<" "<<P[i].x<<" "<<P[i].y<<" "<<v[i].x<<" "<<v[i].y<<endl;    //输出各天体的新情况到结果文件    
    }    
    delete[] P;    
    delete[] v;    
    delete[] f;    
    delete[] m;    
    f2.close();    
}    
    
    
    
    
/*--------------------------主函数------------------*/    
int main(int argc,char* argv[]){    
    int myid,numprocs;    
    double starttime,endtime;               //记录运行的开始时间和结束时间    
    
    MPI_Init(&amt;argc,&amt;argv);                  //启动MPI计算       
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&amt;numprocs);//确定进程数    
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&amt;myid);    //确定自己的进程标识    
    starttime=MPI_Wtime();                  //记录当前时间    
    Initial("sample_input.in");             //读取数据    
    double* PP = new double[2*N];           //记录天体的x，y坐标    
    double* vv = new double[2*N];           //记录天体的x，y方向    
    int d=N/numprocs;                       //记录每个进程分配到的天体的数目    
    for(int time=0; time<1000;time+=1){     //进行循环计算1000次    
        for(int i=myid*d;i<(myid+1)*d;i++){ //每个进程计算d个天体    
            calculateForces(i);             //计算第i个天体的力    
            moveBodies(i);                  //计算第i个天体新的位置和力    
            PP[2*i]=P[i].x;                 //记录天体的坐标，方向    
            PP[2*i+1]=P[i].y;    
            vv[2*i]=v[i].x;    
            vv[2*i+1]=v[i].y;    
        }    
        if(myid==(numprocs-1)){             //如果是最后一个进程，把剩下的没分配的天体进行计算    
            for(int j=(myid+1)*d;j<N;j++){    
                calculateForces(j);    
                moveBodies(j);    
                PP[2*j]=P[j].x;    
                PP[2*j+1]=P[j].y;    
                vv[2*j]=v[j].x;    
                vv[2*j+1]=v[j].y;    
            }    
        }    
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //进行各进程同步    
        for(int j=0;j<numprocs;j++){        //各进程依次广播自己计算的位置    
            MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        
            if (j!=(numprocs-1))    MPI_Bcast(&amt;PP[j*2*d],2*d,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);        
            else MPI_Bcast(&amt;PP[j*2*d],(N-j*d)*2,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);    
            MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);    //广播完各进程同步    
            for(int k=j*d;k<(j+1)*d;k++){   //收到广播信息后，其他进程更新自己的值    
                P[k].x=PP[2*k];    
                P[k].y=PP[2*k+1];    
            }    
            MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);    //更新完成后同步    
        }    
    }    
    MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);            //计算完1000后同步    
    for(int j=0;j<numprocs;j++){            //各进程依次广播自己的速度    
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //发送速度前同步    
        if (j!=(numprocs-1))    MPI_Bcast(&amt;vv[j*2*d],2*d,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);       
        else MPI_Bcast(&amt;vv[j*2*d],(N-j*d)*2,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);    
        MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //广播完同步    
        for(int k=j*d;k<(j+1)*d;k++){       //收到广播信息后，其他进程更新自己的值    
            v[k].x=vv[2*k];    
            v[k].y=vv[2*k+1];    
        }    
    }    
    MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);            //计算完成后同步    
    if(myid==0)     End("result1000.data"); //如果是0进程，输出运行结果到文件中    
    endtime=MPI_Wtime();                    //计算每个进程整个程序的运行时间    
    if(myid==0) cout<<"总的运行时间："<<endtime-starttime<<"s"<<endl;     //输出每个进程的运行时间     
    delete[] PP;    
    delete[] vv;     
    MPI_Finalize();                         //结束MPI运算     
    return 0;    
}    
    
    
<SCRIPT src="/inc/gg_read2.js"></SCRIPT>  


#include <mpi.h> 
#include <stdio.h> 
#include <stdlib.h> 
#include <math.h> 
#include <fstream.h> 
#include <iostream.h> 
 
/*-------------------构造点的类型-------------------*/ 
struct Point{ 
        double x; 
        double y; 
}; 
 
/*--------------------全局变量----------------------*/ 
double G;               //万有引力常量   
int N;                  //天体的数目 
Point* P;               //每个天体的位置 
Point* v;               //每个天体的速度 
Point* f;               //每个天体受到的力 
double* m;              //每个天体的质量 
Point size;             //空间的大小 
float C;                //一常数 
double dt;              //很小的时间周期 
 
/*---------------初始化各天体的情况-----------------*/ 
void Initial(char* filename){ 
	ifstream f1(filename); 
	if(!f1){ 
		cout<<"open file fail!"<<endl; 
		return; 
	} 
	f1>>N;         //从文件读入天体的数目       
	P = new Point[N]; 
	v = new Point[N]; 
	f = new Point[N]; 
	m = new double[N]; 
	f1>>G>>size.x>>size.y>>dt>>C;      //从文件读入G，size，dt 
	for(int i=0;i<N;i++){ 
		f1>>m[i]>>P[i].x>>P[i].y>>v[i].x>>v[i].y;     //从文件读入各天体的质量，位置和速度 
	} 
	for(int j=0;j<N;j++) { f[j].x = 0.0; f[j].y = 0.0; }   //初始化每个天体的受力为0 
	f1.close(); 
} 
 
/*-----------计算dt时间内每个天体受到的力-----------*/ 
void calculateForces(int i){ 
	double distance,magnitude; 
	Point direction; 
	for(int j=0;j<N;j++){ 
		if(j!=i){ 
			distance = (float)sqrt((P[i].x-P[j].x)*(P[i].x-P[j].x)+(P[i].y-P[j].y)*(P[i].y-P[j].y));    //计算两点间距离 
			if(distance!=0){ 
				magnitude = (G*m[i]*m[j])/(distance*distance+C*C);   //计算万有引力 
				direction.x = P[j].x-P[i].x;                         //记录力的x方向 
				direction.y = P[j].y-P[i].y;                         //记录力的y方向 
				f[i].x = f[i].x+magnitude*direction.x/distance;      //把收到的所有万有引力累加 
				f[i].y = f[i].y+magnitude*direction.y/distance; 
			} 
		} 
	} 
} 
 
/*----------计算dt时间后，天体的位置和速度----------*/ 
void moveBodies(int i){ 
	Point dv; 
	Point dp; 
	Point tempPoint; 
	dv.x = f[i].x/m[i]*dt;       dv.y = f[i].y/m[i]*dt;         //计算x，y方向的dv＝a*dt,a=F/m 
	dp.x = (v[i].x+dv.x/2)*dt;   dp.y = (v[i].y+dv.y/2)*dt;     //计算x，y偏移量dp＝(v+dv/2)dt 
	tempPoint.x=P[i].x+dp.x;     tempPoint.y = P[i].y+dp.y;     //对位置的偏移量进行累加 
	if(tempPoint.x<0||tempPoint.x>size.x||tempPoint.y<0||tempPoint.y>size.y){  //判断下一位置是否越界 
		P[i].x = P[i].x;     //如果越界，天体保留原来位置，速度方向取反 
		P[i].y = P[i].y; 
		v[i].x = -v[i].x; 
		v[i].y = -v[i].y; 
	}else{                   //记录新的位置和方向 
		P[i].x = tempPoint.x; 
		P[i].y = tempPoint.y; 
		v[i].x = v[i].x + dv.x; 
		v[i].y = v[i].y + dv.y; 
	} 
	f[i].x = 0.0; f[i].y = 0.0; 
} 
 
/*-------------------输出各天体的情况---------------*/ 
void End(char* filename){ 
	ofstream f2(filename); 
	if(!f2){ 
		cout<<"open file fail!"<<endl; 
		return; 
	} 
	f2<<N<<endl<<G<<endl<<size.x<<" "<<size.y<<endl<<dt<<endl<<C<<endl;        //输出n，G，size，dt到结果文件 
	for(int i=0;i<N;i++){ 
		f2<<m[i]<<" "<<P[i].x<<" "<<P[i].y<<" "<<v[i].x<<" "<<v[i].y<<endl;    //输出各天体的新情况到结果文件 
	} 
	delete[] P; 
	delete[] v; 
	delete[] f; 
	delete[] m; 
	f2.close(); 
} 
 
 
 
 
/*--------------------------主函数------------------*/ 
int main(int argc,char* argv[]){ 
	int myid,numprocs; 
    double starttime,endtime;               //记录运行的开始时间和结束时间 
 
    MPI_Init(&amt;argc,&amt;argv);                  //启动MPI计算    
    MPI_Comm_size(MPI_COMM_WORLD,&amt;numprocs);//确定进程数 
    MPI_Comm_rank(MPI_COMM_WORLD,&amt;myid);    //确定自己的进程标识 
    starttime=MPI_Wtime();                  //记录当前时间 
    Initial("sample_input.in");             //读取数据 
	double* PP = new double[2*N];           //记录天体的x，y坐标 
	double* vv = new double[2*N];           //记录天体的x，y方向 
	int d=N/numprocs;                       //记录每个进程分配到的天体的数目 
	for(int time=0; time<1000;time+=1){     //进行循环计算1000次 
		for(int i=myid*d;i<(myid+1)*d;i++){ //每个进程计算d个天体 
			calculateForces(i);             //计算第i个天体的力 
			moveBodies(i);                  //计算第i个天体新的位置和力 
			PP[2*i]=P[i].x;                 //记录天体的坐标，方向 
			PP[2*i+1]=P[i].y; 
			vv[2*i]=v[i].x; 
			vv[2*i+1]=v[i].y; 
		} 
		if(myid==(numprocs-1)){             //如果是最后一个进程，把剩下的没分配的天体进行计算 
			for(int j=(myid+1)*d;j<N;j++){ 
				calculateForces(j); 
				moveBodies(j); 
				PP[2*j]=P[j].x; 
				PP[2*j+1]=P[j].y; 
				vv[2*j]=v[j].x; 
				vv[2*j+1]=v[j].y; 
			} 
		} 
		MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //进行各进程同步 
		for(int j=0;j<numprocs;j++){        //各进程依次广播自己计算的位置 
			MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);     
			if (j!=(numprocs-1))	MPI_Bcast(&amt;PP[j*2*d],2*d,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);     
			else MPI_Bcast(&amt;PP[j*2*d],(N-j*d)*2,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD); 
			MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);    //广播完各进程同步 
			for(int k=j*d;k<(j+1)*d;k++){   //收到广播信息后，其他进程更新自己的值 
				P[k].x=PP[2*k]; 
				P[k].y=PP[2*k+1]; 
			} 
			MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);    //更新完成后同步 
		} 
	} 
	MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);            //计算完1000后同步 
	for(int j=0;j<numprocs;j++){            //各进程依次广播自己的速度 
		MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //发送速度前同步 
		if (j!=(numprocs-1))	MPI_Bcast(&amt;vv[j*2*d],2*d,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD);    
		else MPI_Bcast(&amt;vv[j*2*d],(N-j*d)*2,MPI_DOUBLE,j,MPI_COMM_WORLD); 
		MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);        //广播完同步 
		for(int k=j*d;k<(j+1)*d;k++){       //收到广播信息后，其他进程更新自己的值 
			v[k].x=vv[2*k]; 
			v[k].y=vv[2*k+1]; 
		} 
	} 
	MPI_Barrier(MPI_COMM_WORLD);            //计算完成后同步 
	if(myid==0)     End("result1000.data"); //如果是0进程，输出运行结果到文件中 
	endtime=MPI_Wtime();                    //计算每个进程整个程序的运行时间 
	if(myid==0) cout<<"总的运行时间："<<endtime-starttime<<"s"<<endl;     //输出每个进程的运行时间  
	delete[] PP; 
	delete[] vv;  
	MPI_Finalize();                         //结束MPI运算  
	return 0; 
}