如何使用 Boost Graph 分割顶点集？

Question

我正在用 C++ 编写一些算法，用于使用 Boost Graph 和 adjacency_list 进行并行图形着色。 我正在处理非常大的图（最小的有 32K 个顶点）。

我正在尝试做的是获取整个顶点集，将它们分成几部分并将每个部分分配给不同的线程并并行工作，但我在一些段落中遇到了困难。

基本思路是什么：

int step = g.m_vertices.size()/4;
int min = 0;

for(int i = 0; i < 4; i++){
    // call the function
}

而我在里面调用的函数就是这样的

for (vp = vertices(g); vp.first != vp.second; ++vp.first) {
    cout << *vp.first << endl;
}

所以我有两个问题：

1. g.m_vertices.size()/4; 是正确的解决方案吗？如果最初我有 10 个顶点，那么我删除了中间的一些顶点（例如 4 个），只剩下 6 个顶点（所以这是新大小）但是顶点的索引从 0 到 5还是从 0 到 9？

2. 如何只将顶点子集传递给 vp 而不是传递vertices(g)？

Answer 1

g.m_vertices.size()/4;是正确的解决方案吗？

这仅取决于您的要求。

如果最初我有 10 个顶点，那么我删除中间的一些顶点（例如 4 个），只剩下 6 个顶点（所以这是新大小），但顶点的索引从 0 到 5 或从 0 到9？

这取决于您的图形模型。您没有指定图表的类型（我知道，您确实说的是哪个模板，而不是模板参数）。假设顶点容器选择器为 vecS，那么是的，在 4 次删除后，顶点描述符（和索引）将为 [0,6)。

如何只将顶点的子集传递给vp而不是传递顶点（g）

很多方法。

1. 您可以std::for_each 使用并行执行策略
2. 您可以使用 openmp 从普通循环创建并行部分
3. 您可以使用filtered_graph 适配器创建底层图形的 4 个“视图”并对其进行操作
4. 您可以使用PBGL，它实际上是为处理大图而创建的。这具有额外的好处，它可以与线程/进程间/主机间通信一起使用，可以跨段协调算法等。
5. 您可以使用sub_graphs；如果您的图表构建方式具有自然分割，这主要（仅）有趣

没有一个解决方案是微不足道的。但是，这里是使用filtered_graph 的简单演示：

Live On Compiler Explorer

#include <boost/graph/adjacency_list.hpp>
#include <boost/graph/filtered_graph.hpp>
#include <boost/graph/random.hpp>
#include <iostream>
#include <random>

using G = boost::adjacency_list<>;
using V = G::vertex_descriptor;

G make_graph() {
    G g;
    std::mt19937 prng(std::random_device{}());
    generate_random_graph(g, 32 * 1024 - (prng() % 37), 64 * 1024, prng);
    return g;
}

template <int NSegments, int Segment> struct SegmentVertices {
    std::hash<V> _h;
    bool operator()(V vd) const { return (_h(vd) % NSegments) == Segment; }
};

template <int N>
using Quart = boost::filtered_graph<G, boost::keep_all, SegmentVertices<4, N>>;

template <typename Graph>
void the_function(Graph const& g, std::string_view name)
{
    std::cout << name << " " << size(boost::make_iterator_range(vertices(g)))
            << " vertices\n";
}

int main()
{
    G g = make_graph();
    the_function(g, "full graph");

    Quart<0> f0(g, {}, {});
    Quart<1> f1(g, {}, {});
    Quart<2> f2(g, {}, {});
    Quart<3> f3(g, {}, {});

    the_function(f0, "f0");
    the_function(f1, "f1");
    the_function(f2, "f2");
    the_function(f3, "f3");
}

打印例如

full graph 32766 vertices
f0 8192 vertices
f1 8192 vertices
f2 8191 vertices
f3 8191 vertices