并行广度优先搜索算法研究

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1、代号10701学号0921121391分类号TP301.6密级公开题中、英文目并行广度优先搜索算法研究ParallelBreadth-FirstSearchAlgorithms作者姓名杨爱民指导教师姓名、职称霍红卫教授学科门类工学学科、专业计算机软件与理论提交论文日期二○一二年二月西安电子科技大学学位论文创新性声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学

2、位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。保密的论文在解密后遵

3、守此规定本学位论文属于保密，在年解密后适用本授权书。本人签名：日期：导师签名：日期：摘要随着计算机科学的不断发展，图的搜索技术已经渗透到语言学、逻辑学、物理、化学、电子、通信、数学等诸多学科领域，特别是网络技术的快速发展和并行计算机的出现，并行处理进入了前所未有的繁荣期，图的遍历也显得越来越重要。广度优先搜索算法是图论的一个基本问题，也是一个热点问题。广度优先搜索算法的并行化已经成为目前亟待解决的问题。本文首先介绍了广度优先搜索并行算法的研究现状。然后，在Cilk运行时系统上，实现了用“bag”的数据结构代替共享队列的一种优化方法，该算法是基于层同步思想的一个细粒度并

4、行算法，能够更容易的并行代码。其次，在分布式系统上，实现了基于邻接矩阵一维划分的并行广度优先搜索算法。最后，在分析和研究现有的广度优先搜索并行算法的基础上，结合现有的并行计算环境，提出了一种新的广度优先搜索并行算法。该算法是在分布式系统上提出来的，结合了层同步的思想和邻接矩阵二维划分的思想。通过大量实验证明，我们提出的新算法在时间复杂度上达到了更好的性能，在分布式系统上具有更好的适用性。关键字：广度优先搜索算法分布式系统层同步邻接矩阵二维划分AbstractWiththedevelopmentofcomputersciencethesearchtechnologyof

5、graphshasemergedinlinguisticslogicphysicschemistryelectronicscommunicationmathematicsandsomeotherfieldsofscience.Especiallywiththefastprogressofinternettechnologyandtheappearanceofparallelcomputersystemsparallelmanagehasinanunprecedentedboomperiodandtheproblemoftraversinggraphsismoreand

6、moreimportant.Breadth-Firstsearchalgorithmisabasicproblemofgraphtheoryandalsoahotproblem.TheparallelismofBreadth-Firstsearchalgorithmhasbeenanurgentproblem.Firstofallthispaperintroducesthestatusaboutparallelbreadth-firstsearchalgorithms.Secondlywereplacethesharedqueuewithanew“bag”datast

7、ructurewhichismoreamenableforcodeparallelizationwiththecilkrun-timemodelandthisisafine-grainedparallelalgorithmsbasedonlayersynchronizationtheory.Thirdlyweachieveaparallelbreadth-firstsearchalgorithmsbasedonone-dimensionaldecompositionoftheadjacencymatrixcorrespondingtothegraph