多线程｜pi1.c 使用2个线程根据莱布尼兹级数计算PI

使用2个线程根据莱布尼兹级数计算PI

• 莱布尼兹级数公式: 1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + 1/9 - … = PI/4
• 主线程创建1个辅助线程
• 主线程计算级数的前半部分
• 辅助线程计算级数的后半部分
• 主线程等待辅助线程运行结束后,将前半部分和后半部分相加

​ 按照题目要求，首先需要实现主线程master和辅助线程work，二者分别用于计算莱布尼兹级数的前半部分和后半部分，莱布尼兹级数公式中有无穷项，需要定义程序中计算的项数N，比如设定为5000，在线程函数中功能的实现方法相同，只是计算的起止范围不同，master计算从第1到N/2项，work计算从第N/2+1到N项。在for循环中，每一项的分子均为1，分母为i*2-1，其符号根据i是否能整除2决定，观察级数可得若能整除则符号为负，否则符号为正，定义两个double型全局变量用于存储计算结果。

​ 在main函数中，主线程创建一个辅助线程，辅助工作线程执行worker函数，主线程执行master函数，在主线程中使用pthread_join, 等待子线程运行结束，主线程将master_output和worker_output汇总存储到变量total，需要计算的PI值根据公式为total的4倍，打印输出结果即可。

#include 
#include 

#define N 100000

double worker_output = 0;
double master_output = 0;


// 主线程计算级数的前半部分
void master() {
  int i, j;

  for(i = 1; i <= N / 2; i++) {
    j = 2 * i - 1;
    if(i % 2 == 0) {
      j = -j;
    }
    master_output += (double) 1 / j;
  }
}

// 辅助线程计算级数的后半部分
void *worker(void *arg) {
  int i, j;

  for(i = N / 2 + 1; i <= N; i++) {
    j = 2 * i - 1;
    if(i % 2 == 0) {
      j = -j;
    }
    worker_output += (double) 1 / j;
  }
  return NULL;
}


int main() {
  pthread_t worker_tid;
  double total, PI;

  pthread_create(&worker_tid, NULL, worker, NULL);
  master();
  pthread_join(worker_tid, NULL);

  total = worker_output + master_output;
  PI = 4 * total;
  printf("compute times = %dn", N);
  printf("master_output = %lf, worker_output = %lf, total = %lfn", master_output, worker_output, total);
  printf("PI = %lfn", PI);

  return 0;
}

$ gcc pi1.c -lpthread
$ ./a.out 
compute times = 100000
master_output = 0.785393, worker_output = 0.000002, total = 0.785396
PI = 3.141583