Minimum Spanning Tree: Prim's Algorithm

Σχετικά έγγραφα
Network Algorithms and Complexity Παραλληλοποίηση του αλγορίθμου του Prim. Αικατερίνη Κούκιου

Γράφοι: κατευθυνόμενοι και μη

Ενότητα 5: Αλγόριθμοι γράφων και δικτύων

Graph Algorithms. Παρουσίαση στα πλαίσια του μαθήματος «Παράλληλοι Αλγόριθμοι» Καούρη Γεωργία Μήτσου Βασιλική

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Σχεδιαση Αλγοριθμων -Τμημα Πληροφορικης ΑΠΘ - Κεφαλαιο 9ο

Graph Algorithms. Παρουσίαση στα πλαίσια του μαθήματος «Παράλληλοι Αλγόριθμοι» Καούρη Γεωργία Μήτσου Βάλια

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Άνοιξη I. ΜΗΛΗΣ

ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΑΘΗΝΩΝ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ ΦΡΟΝΤΙΣΤΗΡΙΟ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ ΒΟΗΘΟΣ: ΒΑΓΓΕΛΗΣ ΔΟΥΡΟΣ

Εισαγωγή στην Επιστήμη των Υπολογιστών

Αλγόριθμοι Γραφημάτων

ΕΚΔΟΣΗ 1.0 ΟΚΤΩΒΡΙΟΣ, 2017 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ TARRY ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Β. ΤΣΑΚΑΝΙΚΑΣ, Β. ΤΑΜΠΑΚΑΣ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Δομές Δεδομένων. Ιωάννης Γ. Τόλλης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης

Κατανεμημένα Συστήματα Ι

ΗΥ486 - Αρχές Κατανεμημένου Υπολογισμού Εαρινό Εξάμηνο Δεύτερη Προγραμματιστική Εργασία

Πληροφοριακά Συστήματα Διοίκησης (ΜΒΑ) Ενότητα 1: Δικτυωτή Ανάλυση (Θεωρία Γράφων)

Επίλυση Προβληµάτων µε Greedy Αλγόριθµους

13.2 Παράλληλος Προγραµµατισµός Γλωσσάρι, Σελ. 1

Γράφηµα (Graph) Εργαστήριο 10. Εισαγωγή

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ Άνοιξη I. ΜΗΛΗΣ

ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ. Ενότητα 9: Άπληστοι Αλγόριθμοι. Ιωάννης Μανωλόπουλος, Καθηγητής Αναστάσιος Γούναρης, Επίκουρος Καθηγητής Τμήμα Πληροφορικής ΑΠΘ

Διδάσκων: Παναγιώτης Ανδρέου

Multicut and Integer Multicomodity Flow in Trees (chap. 18) Αγγελής Γιώργος

Παράλληλη Επεξεργασία Κεφάλαιο 1 Γιατί Παράλληλος Προγραμματισμός;

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ Λ03Β ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ ΔΙΚΤΥΩΝ & ΠΟΛΥΠΛΟΚΟΤΗΤΑ ΦΛΕΒΑΡΗΣ 2004

Προβλήματα Ελάχιστου Κόστους Ροής σε Δίκτυο. Δίκτυα Ροής Ελάχιστου Κόστους (Minimum Cost Flow Networks)

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Δομές Δεδομένων. Ιωάννης Γ. Τόλλης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης

Παράλληλος προγραμματισμός περιστροφικών αλγορίθμων εξωτερικών σημείων τύπου simplex ΠΛΟΣΚΑΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Depth-First Search

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Περιήγηση Πανεπιστημίων

ΑΝΤΙΣΤΟΙΧΗΣΕΙΣ ΟΡΩΝ ΠΟΥ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙOΥΝΤΑΙ ΣΤΟΥΣ ΤΟΜΟΥΣ Α ΚΑΙ Β ΤΗΣ ΘΕ «ΔΙΑΚΡΙΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ» Ένα γράφημα αποτελείται από ένα σύνολο 94.

Fractional Colorings and Zykov Products of graphs

Partition of weighted sets (problems with numbers)

Σχέσεις, Ιδιότητες, Κλειστότητες

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Πρόβλημα 1: Αναζήτηση Ελάχιστης/Μέγιστης Τιμής

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό Δέντρο

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Κατανεμημένος και Παράλληλος Προγραμματισμός. Εισαγωγή στο MPI. Εγκατάσταση MPICH σε ένα ΗΥ 10/3/2017

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα NP-Completeness (2)

ΕΚΔΟΣΗ 1.1 ΑΠΡΙΛΙΟΣ, 2018 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΤΟ ΠΡΩΤΟΚΟΛΛΟ ECHO ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Β. ΤΣΑΚΑΝΙΚΑΣ, Β. ΤΑΜΠΑΚΑΣ

Συστήματα Παράλληλης & Κατανεμημένης Επεξεργασίας

Πανεπιστήμιο Πειραιώς Σχολή Τεχνολογιών Πληροφορικής και Επικοινωνιών Τμήμα Ψηφιακών Συστημάτων ομές εδομένων

Δομές Δεδομένων Ενότητα 6

ΕΚΔΟΣΗ 1.1 ΜΑΙΟΣ, 2018 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΚΑΤΑΝΕΜΗΜΕΝΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΕΚΛΟΓΗ ΑΡΧΗΓΟΥ ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ: Β. ΤΣΑΚΑΝΙΚΑΣ, Β. ΤΑΜΠΑΚΑΣ

Λυσεις προβλημάτων τελικής φάσης Παγκύπριου Μαθητικού Διαγωνισμού Πληροφορικής 2007

Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα

Συνάφεια Κρυφής Μνήµης σε Επεκτάσιµα Μηχανήµατα

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.0 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Ελάχιστο Συνδετικό έντρο

Άρα, Τ ser = (A 0 +B 0 +B 0 +A 0 ) επίπεδο 0 + (A 1 +B 1 +A 1 ) επίπεδο 1 + +(B 5 ) επίπεδο 5 = 25[χρονικές µονάδες]

«Συγχρονισμός ρολογιών υπό την παρουσία σφαλμάτων»

Αλγόριθμοι Επανάληψη για πρόοδο

Nowhere-zero flows Let be a digraph, Abelian group. A Γ-circulation in is a mapping : such that, where, and : tail in X, head in

Θεωρία και Αλγόριθμοι Γράφων

Προγραµµατισµός Συστηµάτων Πραγµατικού Χρόνου

Section 8.3 Trigonometric Equations

έντρα ιδάσκοντες:. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο

Αλγόριθμοι Γραφημάτων

P. Chretienne, E. Coffman, J. Lenstra, Z. Liu Scheduling Theory and its Applications John Wiley & Sons, New York, (1995)

ιδάσκοντες: Φ. Αφράτη,. Φωτάκης,. Σούλιου Επιμέλεια διαφανειών:. Φωτάκης Σχολή Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών

Συστήματα Παράλληλης & Κατανεμημένης Επεξεργασίας

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

Outline 1 Άσκηση 1 2 Άσκηση 2 3 Άσκηση 3 4 Άσκηση 4 5 Άσκηση 5 6 Προγραμματιστική Άσκηση 1 7 Προγραμματιστική Άσκηση 2 (CoReLab - NTUA) Αλγόριθμοι - 3

Διδάσκων: Κωνσταντίνος Κώστα Διαφάνειες: Δημήτρης Ζεϊναλιπούρ

Κινητός και ιάχυτος Υπολογισµός (Mobile & Pervasive Computing) Ιστοσελίδα του µαθήµατος. Περιεχόµενα. ηµήτριος Κατσαρός, Ph.D.

Επιστημονικοί Υπολογισμοί - Μέρος ΙΙΙ: Παράλληλοι Υπολογισμοί

Ελάχιστα Γεννητορικά ένδρα

Αλγόριθμοι και Πολυπλοκότητα

Αλγόριθµοι και Πολυπλοκότητα

3η Σειρά Γραπτών Ασκήσεων

Διάλεξη 12: Διάχυση Μηνυμάτων. ΕΠΛ 432: Κατανεμημένοι Αλγόριθμοι

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΥΠΡΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ EPL035: ΔΟΜΕΣ ΔΕΔΟΜΕΝΩΝ ΚΑΙ ΑΛΓΟΡΙΘΜΟΙ

Συστήματα Παράλληλης και Κατανεμημένης Επεξεργασίας

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ. Δομές Δεδομένων. Ιωάννης Γ. Τόλλης Τμήμα Επιστήμης Υπολογιστών Πανεπιστήμιο Κρήτης

Παράλληλος προγραμματισμός: παράλληλες λ υπολογιστικές πλατφόρμες και ανάλυση προγραμμάτων

HY380 Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Hard Problems

Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα Minimum Spanning Trees

Fast broadcasting and gossiping in radio networks. Chrobak, Gasieniec, Rytter 2002.

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΝΑΛΥΣΗ ΑΛΓΟΡΙΘΜΩΝ

Inverse trigonometric functions & General Solution of Trigonometric Equations

Αλγόριθμοι Γράφων. Κεφάλαιο Διάσχιση γράφων Γενικά Αναζήτηση κατά πλάτος (Breadth First Search)

Γράφοι. Αλγόριθμοι και πολυπλοκότητα. Στάθης Ζάχος, Δημήτρης Φωτάκης

Συστήματα Διαχείρισης Βάσεων Δεδομένων

ύο μηχανισμοί απαιτούνται: 1. Μία μέθοδος για τη δημιουργία διεργασιών

Δίκτυα Επικοινωνιών ΙΙ: OSPF Configuration

ιαχείριση και Ανάκτηση Εικόνας µε χρήση Οµοιότητας Γράφων (WW-test)

ΑΙΚΑΤΕΡΙΝΗ-ΠΑΝΑΓΙΩΤΑ ΣΤΟΥΚΑ ΝΙΚΟΛΑΟΣ ΛΑΜΠΡΟΥ. μπλ 2014

Εργαστήριο 7: Ο αλγόριθμος ταξινόμησης Radix Sort

Κατανεμημένος και Παράλληλος Προγραμματισμός MPI. Γρήγορος οδηγός αναφοράς 1/4/2017

Να οδηγηθούμε σε μια αρχιτεκτονική που έχει μεγάλο αριθμό καταχωρητών και να εφαρμόσουμε τεχνική ελαχιστοποίησης καταχωρητών

Fast broadcasting and gossiping in radio networks. Chrobak, Gasieniec, Rytter 2002.

Κεφάλαιο 3. Γραφήµατα v1.1 ( ) Χρησιµοποιήθηκε υλικό από τις αγγλικές διαφάνειες του Kevin Wayne.

Συστήματα Παράλληλης & Κατανεμημένης Επεξεργασίας


Το Πρόβληµα Routing and Path Coloring και οι εφαρµογές του σε πλήρως οπτικά δίκτυα

ΣΥΝΔΥΑΣΤΙΚΗ ΒΕΛΤΙΣΤΟΠΟΙΗΣΗ

Transcript:

Minimum Spanning Tree: Prim's Algorithm 1. Initialize a tree with a single vertex, chosen arbitrarily from the graph. 2. Grow the tree by one edge: of the edges that connect the tree to vertices not yet in the tree, find the minimumweight edge, and transfer it to the tree. 3. Repeat step 2 (until all vertices are in the tree). 1

2

3

4

P = ο αριθμός των διεργασιών N = ο αριθμός των κόμβων του γράφου Vi = το σύνολο των κόμβων που ανατίθενται στην διεργασία Pi, Pi = 0,, P-1 Ιδέα: κάθε διεργασία θα υπολογίζει παράλληλα τα Το ολικό ελάχιστο βρίσκεται με reduction πάνω σε μερικά ελάχιστα 5

Σε κάθε βήμα η βασική διεργασία P0 θα έχει το αποτέλεσμα του reduce operation, δηλαδή ποιος κόμβος θα προστεθέι στο δέντρο. Η διεργασία P0 θα κάνει Broadcast σε όλους το ποιος κόμβος προστέθηκε. Κάθε διεργασία ανανεώνει σε κάθε επανάληψη τις τιμές για τις αποστάσεις από το νέο MST για τους κόμβους που της αντιστοιχούν. 6

Διαμοιρασμός του πίνακα γειτνίασης και του πίνακα αποστάσεων σε 1D blocks. Γιατί ;; 7

Run time formulation Computation cost Σε κάθε βήμα το update των τιμών του πίνακα αποστάσεων σε κάθε διεργασία είναι Θ(n/p), αφού κάθε διεργασία έχει αναλάβει n/p κόμβους και το update με adjacencny matrix είναι Ο(1) Ο υπολογισμός του ελάχιστου πάνω στους p κόμβους είναι πάλι για κάθε διεργασία Θ(n/p) Για τις n επαναλήψεις computation cost= Θ(n* n/p) 8

Communication cost για υλοποίηση σε αρχιτεκτονική κατανεμημένης μνήμης Σε κάθε επανάληψη έχουμε all-to-one-reduction για υπολογισμό της ελάχιστης ακμής προς εισαγωγή (Θ( log p)) one-to-all broadcast για την γνωστοποίηση σε όλους της ακμής που τελικά εισάχθηκε στο MST (Θ( log p)) Κόστος: Θ(N log p) για τις Ν επαναλήψεις 9

Speedup and Efficiency 10

MPI: Message Passing Interface Όλες οι διεργασίες εκτελούν το ίδιο πρόγραμμα Κάθε διεργασία επεξεργάζεται υποσύνολο των δεδομένων ή διαφοροποιεί τη ροή εκτέλεσης της με βάση το βαθμό (rank) που της αποδίδει το MPI 11

Συλλογική Επικοινωνία στο MPI Παράδειγμα: Αποστολή του msg στις διεργασίες 1-7 από τη 0 MPI_Bcast(msg,count,MPI_FLOAT,0,MPI_COMM_WORLD); Γενικά: Για p διεργασίες έχουμε log 2 p βήματα επικοινωνίας 12

Broadcast communication tree 13

Reduce communication tree 14

speedup Αποτελέσματα speedup ( 6000 nodes ) 3,5 3 2,5 2 edges=4500935 1,5 edges=9003857 edges=13495971 1 0,5 0 1 2 3 4 number of processors 12/6/2015 15

Αποτελέσματα 3 time (6000 nodes) 2,5 2 1,5 edges=4500935 edges=9003857 edges=13495971 1 0,5 0 np=1 np=2 np=3 np=4 12/6/2015 16

Αποτελέσματα 3,5 speedup (8000 nodes) 3 2,5 2 1,5 edges=8002488 edges=15999071 edges=23998141 1 0,5 0 1 2 3 4 17

Αποτελέσματα 4,5 time (8000 nodes) 4 3,5 3 2,5 2 edges=8002488 edges=15999071 edges=23998141 1,5 1 0,5 0 np=1 np=2 np=3 np=4 12/6/2015 18

Αποτελέσματα speedup (10000 nodes) 3 2,5 2 1,5 1 edges density 0.25 edges density 0.5 edges density 0.75 0,5 0 1 2 3 4 number of processors 19

Αποτελέσματα 7 time (10000 nodes) 6 5 4 3 edges density 0.25 edges density 0.5 edges density 0.75 2 1 0 np=1 np=2 np=3 np=4 12/6/2015 20

speedup Αποτελέσματα speedup (12000 nodes) 3,5 3 2,5 2 edges density 0.25 1,5 edges density 0.5 edges density 0.75 1 0,5 0 1 2 3 4 number of processors 21

Αποτελέσματα 10 time (12000 nodes) 9 8 7 6 5 4 edges density 0.25 edges density 0.5 edges density 0.75 3 2 1 0 np=1 np=2 np=3 np=4 12/6/2015 22

speedup Αποτελέσματα speedup (14000 nodes) 2,5 2 1,5 edges density 0.25 1 edges density 0.5 edges density 0.75 0,5 0 1 2 3 4 nukber of processors 23

Αποτελέσματα 12 time (14000 nodes) 10 8 6 edges density 0.25 edges density 0.5 edges density 0.75 4 2 0 np=1 np=2 np=3 np=4 12/6/2015 24