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本论文依托课题组承担的空间信息服务系统预研项目,进行空间计算基本算法的并行化研究。重点研究了空间邻近问题中的“所有最近邻居问题”和“Delaunay三角剖分问题”,设计并实现了上述问题的异步并行算法。论文主要工作如下:
论文针对空间邻近问题的异步并行基本原理展开研究。分析了空间邻近问题的独立并行性质,定义了点与点之间的顺序关系、远邻关系和远邻集合,给出了远邻集合的几何性质,并证明了远邻关系的继承性,即前驱的远邻是后继的远邻,为异步并行算法的设计提供了理论基础。
论文设计并实现了一种“所有最近邻居问题”的异步并行算法。将整个任务按功能分解为若干子任务,每个子任务计算各自基点的最近邻居。由于远邻关系的计算和继承之间的独立性,子任务既可以独立计算远邻关系,也可以利用其它子任务的计算结果,减少计算量。各个子任务之间并行执行,不需要同步操作。定义了远邻字典距离参数,并将其分布函数的统计特征与LogGP模型相结合,进行了算法性能分析。
论文设计并实现了一种快速DT近邻算法。定义了搜索区间,利用DT近邻与隶属区间的对应关系,得出搜索区间的嵌套关系等价于空间区域的包含关系的结论。基于分治原理,构造了不包含归并过程的快速DT近邻算法。并且利用DT近邻的数据并行性质,基于数据划分,将快速DT近邻算法并行化。由于算法的计算复杂度与数据分布特征相关,数据划分导致总计算量减少,并行算法呈现超线性加速比。
论文设计并实现了一种“Delaunay三角剖分问题”的异步并行算法。将异步并行原理与快速DT近邻算法相结合,设计了异步并行算法。
上述异步并行算法在多核计算平台上实现,测试结果表明,性能优于其它并行算法,相比予串行算法,呈现超线性加速比。