从CUDA数组中删除元素

伊利亚·阿凡纳西耶夫(Ilya Afanasiev)

语境

我正在尝试使用CUDA实现Boruvka MST算法,但是完全不需要了解该算法即可在这里为我提供帮助。

问题

因此,让我描述一下问题:我有一个图,以边列表形式存储(边的数组,每个边用2个相邻的顶点ID及其权重表示)。

但是,(非常重要!)为了优化对设备内存的访问,我没有将边缘存储为结构的单个数组,而是存储为三个单独的数组:

  • int * src_ids
  • int * dst_ids
  • 浮动*重量

要访问单边,可以使用相同的索引对该数组进行迭代:

  • src_ids [i]
  • dst_ids [i]
  • 重量[i]

现在,当我描述数据格式时,这就是问题所在

我想从这三个数组中删除具有以下条件的element(edges):

1)如果src_id [i] == dst_id [i],则删除第i个边

2)如果src_id [i]!= dst_id [i],但是存在另一个边缘j,其具有相同的src_id [j]和dst_id [j],但权重[j]小于删除第i个边缘

换句话说,我想:

  • 去除边缘
  • 连接相同的顶点
  • 和重复的非最小边缘

第一个很简单:我可以使用推力::: remove_if或按此处所述进行扫描,从数组中并行删除元素,以删除具有相同id的边缘。(我已经通过扫描实现了第二种形式)。

但是我没有实现第二部分,即删除重复边缘。我有一个主意,但不确定这种方法是否有效。让我描述一下。

首先,我们将通过以下方式对这三个数组进行重新排序(或排序):

  • 首先通过第一个(src_id)ID对边缘进行排序。
  • 然后,用第二个(dst_id)ID对具有相同第一个ID的边缘进行排序。
  • 最后,将两个相等ID的边缘按其权重排序。

当所有边缘以这种方式排序时,相对容易地删除重复的非最小边缘:

  • 我们只看第一个边(i-1),
  • 如果ID相同但重量较轻,请标记当前边缘以将其移除。
  • 然后,我们只需要应用扫描,类似于(1 src_id [i] == dst_id [i])条件。

问题*

但是问题是我不知道如何高效地对三个数组进行排序。(也许我可以对转换后的数据和结构的单个数组使用推力::排序,但似乎速度很慢,最好不要完全删除重复的边)

或者,也许有人可以建议一种更好的方法来删除重复的边缘,而不用这种方式对其进行排序。

感谢您阅读本文,任何建议表示赞赏!

小姐

您可以使用轻松在一个thrust::sort呼叫中对多个向量进行排序thrust::zip_iterator

主要思想是:

auto z = thrust::make_zip_iterator(thrust::make_tuple(d_src_ids.begin(),d_dst_ids.begin(), d_weights.begin()));
thrust::sort(z,z+N);

这将首先按第一个向量对三个向量进行排序,然后对第二个向量进行排序,然后对第三个向量进行排序。

下面的代码显示了如何在一个完整的示例中使用它。它使用自定义函子(从中复制thrust::detail)来完成remove_if单个调用中步骤,而不必存储中间结果。

#include <thrust/sort.h>
#include <thrust/iterator/zip_iterator.h>
#include <iostream>
#include <thrust/copy.h>
#include <thrust/device_vector.h>
#include <thrust/remove.h>

#define PRINTER(name) print(#name, (name))
template <template <typename...> class V, typename T, typename ...Args>
void print(const char* name, const V<T,Args...> & v)
{
    std::cout << name << ":\t";
    thrust::copy(v.begin(), v.end(), std::ostream_iterator<T>(std::cout, "\t"));
    std::cout << std::endl;
}

// copied from https://github.com/thrust/thrust/blob/master/thrust/detail/range/head_flags.h

#include <thrust/iterator/transform_iterator.h>
#include <thrust/iterator/zip_iterator.h>
#include <thrust/iterator/counting_iterator.h>
#include <thrust/tuple.h>
#include <thrust/functional.h>

template<typename RandomAccessIterator,
         typename BinaryPredicate = thrust::equal_to<typename thrust::iterator_value<RandomAccessIterator>::type>,
         typename ValueType = bool,
         typename IndexType = typename thrust::iterator_difference<RandomAccessIterator>::type>
  class head_flags
{
  // XXX WAR cudafe issue
  //private:
  public:
    struct head_flag_functor
    {
      BinaryPredicate binary_pred; // this must be the first member for performance reasons
      IndexType n;

      typedef ValueType result_type;

      __host__ __device__
      head_flag_functor(IndexType n)
        : binary_pred(), n(n)
      {}

      __host__ __device__
      head_flag_functor(IndexType n, BinaryPredicate binary_pred)
        : binary_pred(binary_pred), n(n)
      {}

      template<typename Tuple>
      __host__ __device__ __thrust_forceinline__
      result_type operator()(const Tuple &t)
      {
        const IndexType i = thrust::get<0>(t);

        // note that we do not dereference the tuple's 2nd element when i <= 0
        // and therefore do not dereference a bad location at the boundary
        return (i == 0 || !binary_pred(thrust::get<1>(t), thrust::get<2>(t)));
      }
    };

    typedef thrust::counting_iterator<IndexType> counting_iterator;

  public:
    typedef thrust::transform_iterator<
      head_flag_functor,
      thrust::zip_iterator<thrust::tuple<counting_iterator,RandomAccessIterator,RandomAccessIterator> >
    > iterator;

    __host__ __device__
    head_flags(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
      : m_begin(thrust::make_transform_iterator(thrust::make_zip_iterator(thrust::make_tuple(thrust::counting_iterator<IndexType>(0), first, first - 1)),
                                                head_flag_functor(last - first))),
        m_end(m_begin + (last - first))
    {}

    __host__ __device__
    head_flags(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last, BinaryPredicate binary_pred)
      : m_begin(thrust::make_transform_iterator(thrust::make_zip_iterator(thrust::make_tuple(thrust::counting_iterator<IndexType>(0), first, first - 1)),
                                                head_flag_functor(last - first, binary_pred))),
        m_end(m_begin + (last - first))
    {}

    __host__ __device__
    iterator begin() const
    {
      return m_begin;
    }

    __host__ __device__
    iterator end() const
    {
      return m_end;
    }

    template<typename OtherIndex>
    __host__ __device__
    typename iterator::reference operator[](OtherIndex i)
    {
      return *(begin() + i);
    }

  private:
    iterator m_begin, m_end;
};

template<typename RandomAccessIterator>
__host__ __device__
head_flags<RandomAccessIterator>
  make_head_flags(RandomAccessIterator first, RandomAccessIterator last)
{
  return head_flags<RandomAccessIterator>(first, last);
}

int main()
{
  const int N = 6;
  int src_ids[] = {3,1,2,2,3,3};
  int dst_ids[] = {2,2,3,3,1,1};
  float weights[] = {1,2,8,4,5,6};

  thrust::device_vector<int> d_src_ids(src_ids,src_ids+N);
  thrust::device_vector<int> d_dst_ids(dst_ids,dst_ids+N);
  thrust::device_vector<float> d_weights(weights,weights+N); 

  std::cout << "--- initial values ---" << std::endl;
  PRINTER(d_src_ids);
  PRINTER(d_dst_ids);
  PRINTER(d_weights);


  auto z = thrust::make_zip_iterator(thrust::make_tuple(d_src_ids.begin(),d_dst_ids.begin(), d_weights.begin()));

  thrust::sort(z,z+N);

  std::cout << "--- after sort ---" << std::endl;
  PRINTER(d_src_ids);
  PRINTER(d_dst_ids);
  PRINTER(d_weights);

  auto z2 = thrust::make_zip_iterator(thrust::make_tuple(d_src_ids.begin(),d_dst_ids.begin()));


  auto t = make_head_flags(z2,z2+N);
  using namespace thrust::placeholders;
  auto end = thrust::remove_if(z,z+N, t.begin(), !_1);
  int new_size = thrust::get<0>(end.get_iterator_tuple()) - d_src_ids.begin();

  d_src_ids.resize(new_size);
  d_dst_ids.resize(new_size);
  d_weights.resize(new_size);

  std::cout << "--- after remove_if ---" << std::endl;
  PRINTER(d_src_ids);
  PRINTER(d_dst_ids);
  PRINTER(d_weights);


  return 0;
}

输出:

--- initial values ---
d_src_ids:  3   1   2   2   3   3   
d_dst_ids:  2   2   3   3   1   1   
d_weights:  1   2   8   4   5   6   
--- after sort ---
d_src_ids:  1   2   2   3   3   3   
d_dst_ids:  2   3   3   1   1   2   
d_weights:  2   4   8   5   6   1   
--- after remove_if ---
d_src_ids:  1   2   3   3   
d_dst_ids:  2   3   1   2   
d_weights:  2   4   5   1   

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