并行算法的设计与分析之串匹配并行算法

资 源 简 介

并行算法的设计与分析之串匹配并行算法

详 情 说 明

串匹配并行算法是解决大规模文本搜索问题的关键技术，其核心目标是通过多处理器协作加速模式串在目标文本中的定位过程。该算法的设计需重点考虑三个维度：任务划分策略、通信开销优化以及负载均衡机制。

常见并行实现方式： 数据分块法：将目标文本均匀分割为P个片段（P为处理器数量），每个处理器独立处理本地分片。需特殊处理跨分片的边界区域，通常采用重叠分配策略，即相邻分片保留模式串长度-1的重叠区。 模式传播法：由主处理器预处理模式串（如构建KMP失效函数或Boyer-Moore跳转表），将预处理结果广播给所有工作处理器，各处理器并行执行相同的匹配算法但处理不同文本段。

性能瓶颈与优化： 通信成本：集中式结果汇总可能成为瓶颈，可采用树形归约结构降低主处理器压力。 负载倾斜：当模式串分布不均匀时（如DNA序列中的特定碱基组合），动态任务调度比静态分配更有效。

扩展思考：在GPU等众核架构中，可结合SIMD指令实现细粒度并行，利用共享内存缓存高频访问的文本块，显著提升吞吐量。