Mandelbrot sets (parallel processing)

mandelbrot.scala

// mandelbrot.scala with actor  by nox, 2011.07.09

import scala.actors._, Actor._
import scala.annotation.tailrec
import java.io.FileOutputStream
import java.awt.image.BufferedImage
import java.awt.Color
import javax.imageio.ImageIO
import scala.testing.Benchmark

/**
 * マンデルブロ集合.
 * SW       : 画像の幅.
 * SH       : 画像の高さ.
 * T        : 集合の上の位置.
 * L        : 集合の左の位置.
 * W        : 集合の幅.
 * H        : 集合の高さ.
 * MAX_LOOP : イテレーションの最大回数.
 * TH       : 閾値.
 */
final class Mandelbrot(SW: Int, SH: Int, T: Double, L: Double, W: Double, H: Double, MAX_LOOP: Int, TH: Double) {

  /**
   * イテレーションの回数から色を決定して任意のピクセルにセットする.
   */
  def setPixel(x: Int, y: Int, a: Any, image: BufferedImage) =
    a match {
      case -1 => image setRGB(x, y, 0)
      case i: Int => image setRGB(x, y, Color HSBtoRGB(i / 100.0f, 1.0f, 1.0f))
    }

  /**
   * マンデルブロ集合の計算部分.
   */
  @tailrec
  def calcLoop(i: Int, cr: Double, ci: Double, zr: Double, zi: Double): Int = {
    val zr2 = zr * zr
    val zi2 = zi * zi
    i match {
      case MAX_LOOP => -1
      case _ if zr2 + zi2 >= TH => i
      case _ => {
        val zrzi = zr * zi
        calcLoop(i + 1, cr, ci, zr2 - zi2 + cr, zrzi + zrzi + ci)
      }
    }
  }

  /**
   * アクター.
   * ある幅に存在するピクセルの計算を受け持つ.
   */
  def calc = actor {
    react {
      case (ix: Int, image: BufferedImage) => {
        for (iy <- 0 until SH)
          setPixel(ix, iy, calcLoop(0, L + (ix.toDouble / SW) * W, T + (iy.toDouble / SH) * H, 0.0, 0.0), image)
        reply(ix)
      }
    }
  }

  /**
   * 幅のピクセル数分だけアクターにメッセージを送る.
   */
  @tailrec
  def runLoop(ix: Int, results: Array[Future[Any]], image: BufferedImage): Unit =
    ix match {
      case SW => results foreach(_ apply)
      case _ => {
        results(ix) = calc !! ((ix, image))
        runLoop(ix + 1, results, image)
      }
    }

  /**
   * 実行.
   * 計算部分の処理時間計測および画像ファイルの書き出し.
   */
  def run = {
    val results = new Array[Future[Any]](SW)
    val image = new BufferedImage(SW, SH, BufferedImage TYPE_3BYTE_BGR)

    val t = (new Benchmark { def run = runLoop(0, results, image) } runBenchmark 1)(0) / 1000.0
    println("Time: " + t + " s")

    val out = new FileOutputStream("mandelbrot.png")
    ImageIO write(image, "png", out)
    out close
  }
}

object MandelbrotMain {
  def main(args: Array[String]) =
    new Mandelbrot(4800, 4800, -0.005, -0.005, 0.01, 0.01, 10000, 10.0) run
    //new Mandelbrot(640, 480, -1.0, -2.0, 2.6666667, 2.0, 1000, 10.0) run
    //new Mandelbrot(800, 800, 0.025185, -1.401565, 0.0005, 0.0005, 10000, 10.0) run
}

http://handasse.blogspot.com/2011/07/scala.html