使用 openmp 优化 N-queen

我正在学习 OPENMP 并编写以下代码来解决 n 皇后问题。

//Full Code: https://github.com/Shafaet/Codes/blob/master/OPENMP/Parallel%20N-  Queen%20problem.cpp
int n;

int call(int col,int rowmask,int dia1,int dia2)
{
    if(col==n) 
    {
        return 1;

    }
    int row,ans=0;
    for(row=0;row<n;row++)
    {
        if(!(rowmask & (1<<row)) & !(dia1 & (1<<(row+col))) & !(dia2 & (1<<((row+n-1)-col))))
        {           
            ans+=call(col+1,rowmask|1<<row,dia1|(1<<(row+col)), dia2|(1<<((row+n-1)-col)));
        }
    }
    return ans;

}

double parallel()
{
    double st=omp_get_wtime();
    int ans=0;
    int i;
    int rowmask=0,dia1=0,dia2=0;
     #pragma omp parallel for reduction(+:ans) shared(i,rowmask)
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        rowmask=0;
        dia1=0,dia2=0;
        int col=0,row=i;
        ans+=call(1,rowmask|1<<row,dia1|(1<<(row+col)), dia2|(1<<((row+n-1)-col)));
    }
    printf("Found %d configuration for n=%d\n",ans,n);
    double en=omp_get_wtime();
    printf("Time taken using openmp %lf\n",en-st);
    return en-st;

}
double serial()
{

    double st=omp_get_wtime();
    int ans=0;
    int i;
    int rowmask=0,dia1=0,dia2=0;
    for(i=0;i<n;i++)
    {
        rowmask=0;
        dia1=0,dia2=0;
        int col=0,row=i;
        ans+=call(1,rowmask|1<<row,dia1|(1<<(row+col)), dia2|(1<<((row+n-1)-col)));
    }
    printf("Found %d configuration for n=%d\n",ans,n);
    double en=omp_get_wtime();
    printf("Time taken without openmp %lf\n",en-st);
    return en-st;

}
int main()
{
    double average=0;
    int count=0;
    for(int i=2;i<=13;i++)
    {
        count++;
        n=i;

        double stime=serial();
        double ptime=parallel();
        printf("OpenMP is %lf times faster for n=%d\n",stime/ptime,n);
        average+=stime/ptime;
        puts("===============");
    }
    printf("On average OpenMP is %lf times faster\n",average/count);
    return 0;

}

并行代码已经比普通代码更快，但我想知道如何使用 openmp pragmas 对其进行更多优化。我想知道为了更好的表现我应该做什么以及不应该做什么。

提前致谢。

（请不要提出任何与并行编程无关的优化）

您的代码似乎使用经典的回溯 N-Queens 递归算法，这不是 N-Queens 求解最快的算法，但（由于简单）是最快速的vivid一是练习并行性基础知识。 也就是说：这非常简单，因此您不会期望它自然地展示除基本的“并行”和缩减之外的许多高级 OpenMP 方法。

但是，就你所寻找的而言learning并行性并且可能为了更清晰和更好的学习曲线，还有一种（在许多可能的）实现可用，它使用相同的算法，但从教育角度来看往往更具可读性和生动性：

void setQueen(int queens[], int row, int col) {
//check all previously placed rows for attacks
for(int i=0; i<row; i++) {
   // vertical attacks
   if (queens[i]==col) {
       return;
   }

   // diagonal attacks
   if (abs(queens[i]-col) == (row-i) ) {
      return;
   }
}

// column is ok, set the queen
queens[row]=col;
if(row==size-1) {
#pragma omp atomic
    nrOfSolutions++;  //Placed final queen, found a solution
}
else {
     // try to fill next row
     for(int i=0; i<size; i++) {
         setQueen(queens, row+1, i);
     }
}
}

//Function to find all solutions for nQueens problem on size x size chessboard.
void solve() {
#pragma omp parallel for
    for(int i=0; i<size; i++) {
         // try all positions in first row
         int * queens = new int[size];  //array representing queens placed on a chess board.  Index is row position, value is column.
         setQueen(queens, 0, i);
         delete[](queens);
     }
}

这个给定的代码是其中之一英特尔顾问 XE http://software.intel.com/en-us/intel-advisor-xe示例（适用于 C++ 和 Fortran）；给定示例的并行化方面在给定示例的第 10 章中进行了非常详细的讨论并行编程书籍 http://www.amazon.co.uk/Parallel-Programming-Intel-Studio-Programmer/dp/0470891653（事实上​​，给定的章节只是使用 N-Queens 来演示如何使用工具来并行化串行代码一般来说).

给定的 Advisor n-queens 示例使用与您的算法基本相同的算法，但它用简单的并行 for + 原子组合替换了显式约简。该代码预计效率较低，但更具“程序风格”和更多“教育性”，因为它演示了“隐藏”数据竞争。如果您上传给定的示例代码，您实际上会发现 4 个使用 TBB、Cilk Plus 和 OpenMP（OMP 适用于 C++ 和 Fortran）的等效 N-Queens 并行实现。