使用pthreads进行奇数偶数换位排序/砖块排序

奇偶转置排序是一种并行排序算法。它基于冒泡排序技术，该技术对数组中的每2个连续数字进行比较，如果第一个大于第二个则交换它们以获取升序数组。它由2个阶段组成-奇数阶段和偶数阶段：

• 奇数阶段：将每个奇数索引元素与下一个偶数索引元素进行比较(考虑基于1的索引)。
• 偶数阶段：将每个偶数索引元素与下一个奇数索引元素进行比较。

本文使用多线程，特别是pthread的概念。在每次迭代中，使用并行执行的各个线程比较每对2个连续元素，如下所示。

例子：

Input: { 2, 1, 4, 9, 5, 3, 6, 10 }
Output: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 9, 10

Input: { 11, 19, 4, 20, 1, 22, 25, 8}
Output: 1, 4, 8, 11, 19, 20, 22, 25

注意：在基于Linux的系统上，使用以下命令编译程序。

g++ program_name.cpp -pthread

以下是上述主题的实现：

// CPP Program for Odd-Even Transpostion sort
// using pthreads
  
#include 
#include 
  
using namespace std;
  
// size of array
#define n 8
  
// maximum number of threads
int max_threads = (n + 1) / 2;
  
int a[] = { 2, 1, 4, 9, 5, 3, 6, 10 };
int tmp;
  
// Function to compare and exchange
// the consecutive elements of the array
void* compare(void* arg)
{
  
    // Each thread compares
    // two consecutive elements of the array
    int index = tmp;
    tmp = tmp + 2;
  
    if ((a[index] > a[index + 1]) && (index + 1 < n)) {
        swap(a[index], a[index + 1]);
    }
}
  
void oddEven(pthread_t threads[])
{
    int i, j;
  
    for (i = 1; i <= n; i++) {
        // Odd step
        if (i % 2 == 1) {
            tmp = 0;
  
            // Creating threads
            for (j = 0; j < max_threads; j++)
                pthread_create(&threads[j], NULL, compare, NULL);
  
            // joining threads i.e. waiting
            // for all the threads to complete
            for (j = 0; j < max_threads; j++)
                pthread_join(threads[j], NULL);
        }
  
        // Even step
        else {
            tmp = 1;
  
            // Creating threads
            for (j = 0; j < max_threads - 1; j++)
                pthread_create(&threads[j], NULL, compare, NULL);
  
            // joining threads i.e. waiting
            // for all the threads to complete
            for (j = 0; j < max_threads - 1; j++)
                pthread_join(threads[j], NULL);
        }
    }
}
  
// Function to print an array
void printArray()
{
    int i;
    for (i = 0; i < n; i++)
        cout << a[i] << " ";
    cout << endl;
}
  
// Driver Code
int main()
{
  
    pthread_t threads[max_threads];
  
    cout << "Given array is: ";
    printArray();
  
    oddEven(threads);
  
    cout << "\nSorted array is: ";
    printArray();
  
    return 0;
}

输出：

Given array is:  2 1 4 9 5 3 6 10
Sorted array is: 1 2 3 4 5 6 9 10

时间复杂度：由于使用线程进行并行计算，因此时间复杂度降低为O(N)。
工作复杂度：该程序的工作复杂度为O(N)，因为正在使用N / 2个线程(资源)对数组进行排序。因此，程序的工作时间复杂度为O(N ^ 2)。

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