ОТЧЁТЫ. Олесницкий Владимир. Сортировка Хоара с простым слиянием. 13

tasks/olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge/all/include/ops_all.hpp

@@ -0,0 +1,35 @@
+#pragma once
+
+#include <cstddef>
+#include <vector>
+
+#include "olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge/common/include/common.hpp"
+#include "task/include/task.hpp"
+
+namespace olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge {
+
+class OlesnitskiyVHoareSortSimpleMergeALL : public BaseTask {
+ public:
+  static constexpr ppc::task::TypeOfTask GetStaticTypeOfTask() {
+    return ppc::task::TypeOfTask::kALL;
+  }
+  explicit OlesnitskiyVHoareSortSimpleMergeALL(const InType &in);
+
+ private:
+  static int HoarePartition(std::vector<int> &array, int left, int right);
+  static void HoareQuickSort(std::vector<int> &array, int left, int right);
+  static void SimpleMerge(const std::vector<int> &source, std::vector<int> &destination, size_t left, size_t middle,
+                          size_t right);
+  static void SortLocalStlParallel(std::vector<int> &array);
+  static void MergeGatheredChunks(std::vector<int> &array, const std::vector<size_t> &chunk_sizes,
+                                  const std::vector<size_t> &offsets);
+
+  bool ValidationImpl() override;
+  bool PreProcessingImpl() override;
+  bool RunImpl() override;
+  bool PostProcessingImpl() override;
+
+  std::vector<int> data_;
+};
+
+}  // namespace olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge

tasks/olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge/all/report.md

@@ -0,0 +1,112 @@
+# Сортировка Хоара с простым слиянием — ALL
+
+- **Студент:** Олесницкий Владимир Тарасович, 3823Б1ПР2
+- **Технология:** ALL (MPI + STL)
+- **Вариант:** 13
+
+## 1. Контекст
+
+ALL-версия объединяет MPI между процессами и `std::thread` внутри каждого
+процесса. MPI используется для распределения частей массива между rank-ами, а
+локальная STL-схема сортирует фрагмент внутри процесса.
+
+## 2. Постановка задачи
+
+- **Входные данные:** непустой `std::vector<int>`, доступный на корневом rank.
+- **Выходные данные:** отсортированный по неубыванию `std::vector<int>`.
+- **Baseline:** последовательная версия с временем `T_seq = 0.0058254364 s`.
+
+## 3. Базовый алгоритм
+
+Корневой rank хранит входной массив. Данные распределяются между rank-ами,
+каждый rank локально сортирует свой фрагмент STL-схемой, затем фрагменты
+собираются на rank 0 и последовательно досливаются.
+
+## 4. Межпроцессная схема
+
+`MPI_Comm_rank` и `MPI_Comm_size` определяют роль процесса и число rank-ов.
+`BuildDistribution` делит `total_size` почти поровну: первые `remainder`
+rank-ы получают на один элемент больше. `MPI_Scatterv` отправляет локальные
+куски, `MPI_Gatherv` собирает отсортированные куски на rank 0, затем
+`BroadcastVector` рассылает итог всем rank-ам через `MPI_Bcast`.
+
+Фрагмент распределения и обмена:
+
+```cpp
+std::vector<size_t> chunk_sizes(static_cast<size_t>(mpi_size));
+std::vector<size_t> offsets(static_cast<size_t>(mpi_size));
+BuildDistribution(total_size, mpi_size, chunk_sizes, offsets);
+
+std::vector<int> send_counts = MakeIntVector(chunk_sizes);
+std::vector<int> send_offsets = MakeIntVector(offsets);
+std::vector<int> local_data(chunk_sizes[static_cast<size_t>(mpi_rank)]);
+
+MPI_Scatterv(data_.data(), send_counts.data(), send_offsets.data(), MPI_INT,
+             local_data.data(), send_counts[mpi_rank], MPI_INT, 0,
+             MPI_COMM_WORLD);
+
+SortLocalStlParallel(local_data);
+
+std::vector<int> gathered_data;
+if (mpi_rank == 0) {
+  gathered_data.resize(total_size);
+}
+```
+
+## 5. Внутрипроцессная схема
+
+Локальная сортировка повторяет STL-версию: `RunInThreads`, блоки по 64, затем
+уровни слияния. Количество потоков внутри rank-а выбирается по
+`std::thread::hardware_concurrency()` и числу локальных задач.
+
+Для ALL важно указывать `ranks`, `threads_per_rank` и
+`total_workers = ranks * threads_per_rank`. В коде явного `MPI_Barrier` нет;
+обязательная синхронизация возникает на коллективных операциях `MPI_Scatterv`,
+`MPI_Gatherv` и `MPI_Bcast`. Дополнительный `MPI_Barrier` добавляет тестовый
+listener раннера после каждого теста.
+
+## 6. Детали реализации
+
+`ValidationImpl` проверяет непустой вход. `PreProcessingImpl` копирует вход в
+`data_`. `RunImpl` выполняет MPI-распределение, локальную сортировку, сбор и
+broadcast. `PostProcessingImpl` проверяет `std::ranges::is_sorted` и записывает
+выход.
+
+## 7. Проверка корректности
+
+ALL-backend зарегистрирован в общем функциональном тесте. Запуск под
+`mpirun -np 2` с фильтром
+`*olesnitskiy_v_hoare_sort_simple_merge_all_enabled*` прошел 15/15 ALL-тестов.
+Остальные backend-ы (`seq/omp/stl/tbb`) прошли 60 тестов вне `mpirun`.
+
+## 8. Экспериментальная среда
+
+- **Сборка:** `build_olesnitskiy`
+- **Compiler:** `g++-14`
+- **Flags:** `-O3 -DNDEBUG`, `std=gnu++23`
+- **Размер входных данных:** `N=100000`
+- **Baseline TaskRun:** `0.0058254364 s`
+- **Baseline pipeline:** `0.0068995056 s`
+- **Число повторов:** 5 по умолчанию
+
+## 9. Результаты
+
+- backend: all; ranks: 1; threads_per_rank: 12; total_workers: 12; time:
+  0.0126647332 s; speedup: 0.460; efficiency: 0.038; notes: `mpirun -np 1`,
+  `PPC_NUM_THREADS=1`, local STL auto-threads.
+- backend: all; ranks: 2; threads_per_rank: 12; total_workers: 24; time:
+  0.0088037862 s; speedup: 0.662; efficiency: 0.028; notes: `mpirun -np 2`,
+  local STL auto-threads.
+- backend: all; ranks: 4; threads_per_rank: 12; total_workers: 48; time:
+  0.0043261284 s; speedup: 1.347; efficiency: 0.028; notes: `mpirun -np 4`,
+  local STL auto-threads.
+- backend: all; ranks: 4; threads_per_rank: 12; total_workers: 48; time:
+  0.0516886980 s; speedup: 0.133; efficiency: 0.003; notes: `pipeline`,
+  `mpirun -np 4`, local STL auto-threads.
+
+## 10. Выводы
+
+ALL-версия добавляет стоимость `Scatterv/Gatherv/Bcast` и финальное слияние на
+rank 0. На 4 rank-ах получено `0.0043261284 s`, speedup `1.347`; efficiency
+`0.028`, потому что каждый rank дополнительно запускает до 12 STL-потоков, а
+коммуникации остаются обязательными.