PageRank的CUDA实现

来源：互联网发布：淘宝转运到澳洲要多久编辑：程序博客网时间：2024/05/09 16:20

这里的程序用的公式是老版的，

PR_Temp[i] = (1 - Alpha) + Alpha*(sum);
没有除以N。

Google后来调整时使用了(1 - Alpha)/N,公式的其他部分未作任何变动.

先生成需要的数据:

</pre><p></p><p style="font-family:'Microsoft YaHei',SimSun,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height:21px; font-size:14px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; line-height:25.2000007629395px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; font-size:14px; line-height:25.2000007629395px">再来看看原始的C++代码：</span></span></p><p style="font-family:'Microsoft YaHei',SimSun,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height:21px; font-size:14px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; line-height:25.2000007629395px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; font-size:14px; line-height:25.2000007629395px"></span></span></p><p style="font-family:'Microsoft YaHei',SimSun,Verdana,Arial,Helvetica,sans-serif; line-height:21px; font-size:14px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; line-height:25.2000007629395px"><span style="font-family:Helvetica,Tahoma,Arial,sans-serif; font-size:14px; line-height:25.2000007629395px"></span></span></p><pre name="code" class="cpp">#include<stdio.h>#include<time.h>#include<iostream>#include<fstream>using namespace std;#define numberOfVertex  500#define Max_Iteration_Number 10000#define Alpha 0.85#define InitPageRankValue 6#define END_WEIGHT 1e-7 //END condition: when the PR value stablebool END(float a[], float b[]){    float sum = 0;    for (int i = 0; i < numberOfVertex ; ++i)    {        sum += abs(a[i] - b[i]);    }    cout << sum << endl;    if (sum < END_WEIGHT)    {        return true;    }     return false;}void PageRank(float *Graph, float PR[]){    //Display the Graph:    /*for (int i = 0; i < numberOfVertex; ++i)    {        for (int j = 0; j < numberOfVertex; ++j)        {            printf("%f\t", *(Graph +i*numberOfVertex +j));        }        printf("\n");    }*/    ////Calculate the sum of out-degree of every vertex    ////eg. the sum of every line    clock_t begin, end;    float PR_Temp[numberOfVertex ];     begin = clock();    int iter = 0;  //迭代次数    for (int m = 0; m < Max_Iteration_Number; ++m)    {        iter++;        float sumOfOutDegree[numberOfVertex ];        for (int i = 0; i < numberOfVertex ; ++i)  //初始化        {            sumOfOutDegree[i] = 0.0;        }         //Calculate the sum of degree of each vertex        for (int i = 0; i < numberOfVertex ; ++i)        {            float sum = 0;            for (int j = 0; j < numberOfVertex ; ++j)            {                sum += *(Graph +i*numberOfVertex  +j);            }            sumOfOutDegree[i] = sum;        }         //Calculate the PR value of every vertex.        for (int i = 0; i < numberOfVertex ; ++i)        {            float sum = 0;            int k = 0;            for (int j = i; j < numberOfVertex *numberOfVertex  ;                                                     j += numberOfVertex )            {                if (*(Graph + j) == 1)                {                    if(sumOfOutDegree[k] != 0)                        sum += PR[k] / sumOfOutDegree[k];                }                k++;                //printf("%f\n", sum);            }            PR_Temp[i] = (1 - Alpha)  + Alpha*(sum);        }         if (END(PR_Temp, PR))        {            break;        }        else{            for (int i = 0; i < numberOfVertex ; ++i)            {                PR[i] = PR_Temp[i];            }        }     }    end = clock();    printf("Calculate %d iteration of PageRank value cost us:%d ms.\n",                                                        iter, end - begin); }int main(){float arc[500][500];for (int i=0; i<numberOfVertex; i++)    //初始化邻接矩阵 for (int j=0; j<numberOfVertex; j++)arc[i][j]=0;float PR[500];for(int n=0;n<500;n++)  PR[n] =  1.0/500;ifstream fin("Graph.txt");int k,l;while(fin>>k>>l){arc[k][l] = 1; } float (*Graph)[500]=arc;PageRank(*Graph,PR);fin.close();               //读取完毕后,关闭文件}

该函数在main中首先根据文件建立了一个邻接矩阵。

 for (int j = i; j < numberOfVertex *numberOfVertex  ;                                                     j += numberOfVertex )            {                if (*(Graph + j) == 1)                {                    if(sumOfOutDegree[k] != 0)                        sum += PR[k] / sumOfOutDegree[k];                }                k++;                //printf("%f\n", sum);            }

关于这段代码

 int k = 0;            for (int j = i; j < numberOfVertex *numberOfVertex  ;                                                     j += numberOfVertex )            {                if (*(Graph + j) == 1)                {                    if(sumOfOutDegree[k] != 0)                        sum += PR[k] / sumOfOutDegree[k];                }                k++;                //printf("%f\n", sum);            }

看下图就一目了然了：

这个表表示一个邻接矩阵，如果存在链接 u->v ，则该点为1.

现在我们想统计第i个节点的PR值。比如第2个节点的PR值，所用到的该邻接矩阵中的应该是所有指向该节点的值的sum，也就是绿色圈出来的那一列。。刚开始 *(Graph + j) 是第一行中个绿色圈中的那一个1. 然后j加了numberOfVertex 就跳到第二行了。

好了，再看CUDA 的，现在CUDA优化的思想很简单，在CPU上，我们使用1个线程，串行的计算每个节点的PR值，在上面的代码中，我们也能看到，这个串行算法的时间复杂度为O(n^2)。使用CUDA，我们可以使用与节点数量相同的线程，用一个线程计算一个节点的PR值。

所以CUDA的函数分为两部分，首先在单个线程上计算单个节点的出度数

然后，在单个线程上，计算单个节点的PR值：

代码略

0 0