Виняйкина Екатерина. Технология SEQ | MPI. Быстрая сортировка с простым слиянием. Вариант 14

[EkaterinaVin]

Описание

• Задача: Быстрая сортировка с простым слиянием
• Вариант: 14
• Технология: SEQ, MPI.
• Описание
  Реализованы последовательный и параллельный алгоритмы быстрой сортировки (quicksort) с простым слиянием для вектора целых чисел.
  Последовательный алгоритм (VinyaikinaEQuicksortSimpleSEQ) использует итеративную версию быстрой сортировки с разбиением Хоара и выбором опорного элемента по середине, что исключает риск переполнения стека вызовов.
  Параллельная реализация (VinyaikinaEQuicksortSimpleMPI) применяет MPI для распределения данных: исходный массив с помощью MPI_Scatterv равномерно распределяется между процессами, каждый из которых сортирует свой фрагмент итеративным quicksort. Затем отсортированные фрагменты собираются на процессе 0 через MPI_Gatherv, где выполняется их последовательное слияние (merge). Итоговый отсортированный массив рассылается всем процессам через MPI_Bcast для обеспечения согласованности выходных данных.
  Функциональные тесты, охватывающие граничные случаи (пустой массив, один элемент, дубликаты, обратный порядок), подтвердили полную корректность реализации. Performance-тесты, проведенные на массиве из 10⁷ элементов, показали ускорение в 1.23 раза на 2 процессах (эффективность 61.5%). Однако, из-за того, что финальное слияние выполняется последовательно на одном процессе и роста накладных расходов на коммуникации, при увеличении числа процессов до 6 и 8 параллельная версия начинает уступать последовательной (ускорение 0.87 и 0.67 соответственно). Это указывает на то, что последовательное слияние является узким местом данной схемы распараллеливания.

---

Чек-лист

• Статус CI: Все CI-задачи (сборка, тесты, генерация отчёта) успешно проходят на моей ветке в моем форке
• Директория и именование задачи: Я создал директорию с именем <фамилия>_<первая_буква_имени>_<короткое_название_задачи>
• Полное описание задачи: Я предоставил полное описание задачи в теле pull request
• clang-format: Мои изменения успешно проходят clang-format локально в моем форке (нет ошибок форматирования)
• clang-tidy: Мои изменения успешно проходят clang-tidy локально в моем форке (нет предупреждений/ошибок)
• Функциональные тесты: Все функциональные тесты успешно проходят локально на моей машине
• Тесты производительности: Все тесты производительности успешно проходят локально на моей машине
• Ветка: Я работаю в ветке, названной точно так же, как директория моей задачи
  (например, nesterov_a_vector_sum), а не в master
• Правдивое содержание: Я подтверждаю, что все сведения, указанные в этом pull request, являются точными и достоверными