Algorithm Engineering Parallele Algorithmen Stefan Edelkamp.

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Präsentation transkript:

Algorithm Engineering Parallele Algorithmen Stefan Edelkamp

Übersicht Parallele Musterdatenbanken Parallele Strukturierte Duplikatselimination Disjunkte Duplikatserkennungsbereiche Schlösser Parallele Algorithmen Matrix-Multiplikation List Ranking Euler Tour P-Vollständigkeitstheorie

Übersicht Parallele Musterdatenbanken Parallele Strukturierte Duplikatselimination Disjunkte Duplikatserkennungsbereiche Schlösser Parallele Algorithmen Matrix-Multiplikation List Ranking Euler Tour P-Vollständigkeitstheorie

Parallele Musterdatenbanken Only pattern databases that include the client tile need to be loaded on the client Because multiple tiles in pattern, from birds eye PDB loaded multiple times In 15-Puzzle with corner and fringe PDB this saves RAM in the order of factor 2 on each machine, compared to loading all In 36-Puzzle with 6-tile pattern databases this saves RAM in the order of factor 6 on each machine, compared to loading all Extends to additive pattern databases

Distributed Heuristic Evaluation Assume one child processor for each tile one master processor B3B3 B1B1 B2B2 B8B8 B4B4 B5B5 B6B6 B7B7 B9B9 B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B0B0 B3B3 B1B1 B2B2 B8B8 B4B4 B5B5 B6B6 B7B7 B9B9 B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B0B0

Parallele Evaluation 35-Puzzle

Same bottleneck in external-memory search Bottleneck: Duplicate detection Duplicate paths cause parallelization overhead A C D B BCDDDD Internal memory External memory vs. fast slow A

Disjoint duplicate-detection scopes B1B1 B0B0 B4B4 B0B0 B3B3 B1B1 B2B2 B8B8 B4B4 B5B5 B6B6 B7B7 B9B9 B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B0B0 B1B1 B4B4 B3B3 B2B2 B7B7 B2B2 B3B3 B7B7 B 12 B8B8 B 13 B 15 B 14 B 11 B8B8 B 12 B 13 B 11 B 15 B 14

Finding disjoint duplicate-detection scopes B1B1 B0B0 B4B B2B2 B3B3 B7B B8B8 B 12 B 13 B 11 B 15 B B1B1 B5B5 B6B6 B4B4 B9B

Implementation of Parallel SDD Hierarchical organization of hash tables One hash table for each abstract node Top-level hash func. = state-space projection func. Shared-memory management Minimum memory-allocation size m Memory wasted is bounded by O(m #processors) External-memory version I/O-efficient order of node expansions I/O-efficient replacement strategy Benötigt nur ein Mutex Schloss B3B3 B1B1 B2B2 B8B8 B4B4 B5B5 B6B6 B7B7 B9B9 B 10 B 11 B 12 B 13 B 14 B 15 B0B0

Übersicht Parallele Musterdatenbanken Parallele Strukturierte Duplikatselimination Disjunkte Duplikatserkennungsbereiche Schlösser Parallele Algorithmen Matrix-Multiplikation List Ranking Euler Tour P-Vollständigkeitstheorie

Parallelle Matrix- Multiplication

Parallele Matrix Multiplication

Exklusives Schreiben

Parallele Kopien

Fazit Matrix Multiplication

Paralleles List Ranking

List Ranking

Erster Algorithmus

Prinzip

Komplexität

Verbesserungen

Strategie

Unabhängige Mengen

2-Färbung

Reduktion

Restauration

Beispiel

Variablen

Beispiel (ctd.)

Pseudo Code

Nächster Schritt

Analyse

Backup

Algo

Speicher

Analyse

Ausblick: Randomisiert in O(n) whp?

Ein optimaler randomisierter Algorithmus

Analyse

Probleme mit DFS

Idee Euler Tour

Parallel DFS

DFS Nummern

Allgemein

Beispiel

Ein Zyklus oder mehrere?

Korrektheit

Beispiel

Konstruktion Euler Tour

Fazit Euler Touren

Wann ist ein Algorithmus parallelisierbar?

NC

P and NC

Reduction

P-Vollständigkeit

Circuit Value Problem (CVP)

Beispiel

CVP is P-complete

Encoding a Turing Machine in a Circuit