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Aufgabe 1 (Wissensfragen)

a) falsch
b) richtig (z. B. durch Prüfe-Handle-Situationen)
c) falsch
d) falsch
e) richtig
f) Speedup = 6, Effizienz = 3/4
g) falsch (Null ist lediglich Untertyp aller AnyRef-Typen, Nothing ist Untertyp aller Scala-Typen)

Aufgabe 2 (Petri-Netze)

a)

S: 
(1, 1, 0, 0, 0) (Transponiert)

M: 
(-1,  0,  0,  0,  1)
( 1,  2, -1, -1,  0)
( 0, -1,  1,  0,  0)
( 0, -1,  0,  1,  0)
( 0, -1,  0,  1, -1)

b) t1 → t4 → t3 → t5

c) Ja

d) E: (0, 7, 0, 0)

Aufgabe 3 (Java - Präfixsumme)

a) Gauß-Filter / Weichzeichner (? → eher Zeigerverdopplung)

import java.util.concurrent.*;
 
public class ParallelPrefixSums {
	private static CyclicBarrier barrier;
	public static void calculateSums(int[] values) throws InterruptedException {
		barrier = new CyclicBarrier(values.length);
		Thread[] workers = new Thread[values.length];
		for (int i = 0; i < values.length; i++) {
			workers[i] = new Thread(new Worker(values, i));
			workers[i].start();
		}
		for (int i = 0; i < values.length; i++) {
			workers[i].join();
		}
	}
 
	public static class Worker implements Runnable {
		private int[] values;
		private int index;
		public Worker (int[] values, int index) {
			this.values = values;
			this.index = index;
		}
		public void run() {
			try {
				int distance = 1;
				while (distance < values.length) {
					barrier.await();
					int target = index + distance;
					int rem = values[index];
					barrier.await();
					if (target < values.length) {
						values[target] += rem;
					}
					dist *= 2;
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

Aufgabe 4 (Schreibtischlauf - Barrieren)

  • a) a = 1, weil sowohl a++ als auch die System.out.println-Ausgabe in einem synchronized-Block stehen und beide Threads auf dieselbe Marke synchronisieren.
  • b) Mögliche Ausgaben sind:
a=1
a=2
a=3
Threads 1, 2, 3 started.

Und

a=1
a=2
Threads 1, 2, 3 started.
a=3

Der Main-Thread synchronisiert nicht auf irgendeine Marke (insb. nicht auf BarrierTest.class), daher erscheinen ihm die synchronized-Blöcke der Threads nicht als unteilbare Einheit und er kann bereits nach a++, aber vor System.out.println die While-Schleife verlassen.

  • c) 1, 2, 3, oder 4 Mal. Jeder Thread könnte gleichzeitig b=0 am Anfang feststellen oder erst prüfen, nachdem die anderen Threads (oder ein Teil davon) das IF verlassen.
  • d) Vorletzte oder letzte Zeile. Der CountDownLatch ist nur mit 3 initialisiert worden. Daher kann sich der letzte Thread irgendwo zwischen barrier.await() und latch.countDown() befinden.

Aufgabe 5 (Scala - Snake-Sort)

sortAsc, sortDes waren nicht Teil der Aufgabe, sind aber zum Testen implementiert.

import System.{ currentTimeMillis => ct }
 
type Row = List[Int]
type Matrix = List[Row]
 
def sortAsc: Row => Row = rs => if(rs == Nil) Nil else rs.min :: sortAsc(rs.filter(_ > rs.min))
def sortDes: Row => Row = rs => if(rs == Nil) Nil else rs.max :: sortDes(rs.filter(_ < rs.max))
 
 
def sortCols: Matrix => Matrix = m =>
  (for(col <- m.transpose) yield sortAsc(col)).toList.transpose
 
def sortColsPar: Matrix => Matrix = m => (for(col<- m.transpose.par) yield sortAsc(col)).toList.transpose
 
// Alternativ (laut #Scala ist die Paralleliät bei beiden äquivalent gegeben):
 
def sortColsPar2: Matrix => Matrix = m => m.transpose.par.map(sortAsc(_)).toList.transpose
 
def sortRows: Matrix => Matrix = m =>{
  def helper: (Matrix, Int) => Matrix = {
    case (Nil, n) => Nil
    case (m::ms, n) if(n % 2 == 0) => sortAsc(m)::helper(ms,n+1)
    case (m::ms, n) if(n % 2 != 0) => sortDes(m)::helper(ms,n+1)
  }
  helper(m,0)
}
 
//Alternative ohne Helfer-Funktion:
  def sortRows2: Matrix => Matrix = m => m match {
    case Nil => Nil
    case (row::m)  => if (m.length % 2 == 0)
                          sortAsc(row)::sortRows2(m)
                     else 
                          sortDes(row)::sortRows2(m)
  }
 
 
def sortHelper: (Int, Matrix) => Stream[(Matrix,Matrix)] = { 
  case (n,m) =>  if (n%2==0) (m, sortRows(m)) #::sortHelper(n+1,sortRows(m)) else (m,sortCols(m)) #::sortHelper(n+1,sortCols(m))     
}
 
def snakeSort: Matrix => Matrix = m => {
  def helper: (Matrix, Int) => Matrix = (m,n) => {
      val a = sortHelper(0,m)(n)
      if(a._1 == a._2) a._2 else helper(m,n+1)		   
  }
  helper(m,0)
}

Aufgabe 6

Nicht mehr Teil des Vorlesungsstoffes.