Смышляев Александр. Технология SEQ-MPI. Линейная фильтрация изображений (блочное разбиение). Ядро Гаусса 3x3. Вариант 28. (#156)

## Описание
- **Задача**: Линейная фильтрация изображений (блочное разбиение). Ядро
Гаусса 3x3.
- **Вариант**: 28
- **Технология**:  SEQ, MPI
- **Описание** 
**SEQ:** Последовательный алгоритм реализует классическую операцию
свертки, проходя по каждому пикселю изображения. Для каждого пикселя
вычисляется взвешенная сумма значений его самого и восьми соседей,
используя ядро Гаусса 3x3. Обработка граничных пикселей выполняется с
помощью дублирования крайних значений.
**MPI:** Параллельный алгоритм разбивает изображение на двумерную сетку
блоков и распределяет эти блоки между процессами. Для корректной
обработки пикселей на границах каждый блок данных дополняется рамкой
толщиной в 1 пиксель, содержащей данные из соседних блоков. Корневой
процесс подготавливает и рассылает эти расширенные блоки с помощью
`MPI_Scatterv`. После этого каждый процесс независимо применяет фильтр
Гаусса к своему блоку данных. Вычисленные локальные блоки
результирующего изображения собираются на корневом процессе с помощью
`MPI_Gatherv`, и итоговый результат рассылается всем участникам.
---

## Чек-лист
- [x] **Статус CI**: Все CI-задачи (сборка, тесты, генерация отчёта)
успешно проходят на моей ветке в моем форке
- [x] **Директория и именование задачи**: Я создал директорию с именем
`<фамилия>_<первая_буква_имени>_<короткое_название_задачи>`
- [x] **Полное описание задачи**: Я предоставил полное описание задачи в
теле pull request
- [x] **clang-format**: Мои изменения успешно проходят `clang-format`
локально в моем форке (нет ошибок форматирования)
- [x] **clang-tidy**: Мои изменения успешно проходят `clang-tidy`
локально в моем форке (нет предупреждений/ошибок)
- [x] **Функциональные тесты**: Все функциональные тесты успешно
проходят локально на моей машине
- [x] **Тесты производительности**: Все тесты производительности успешно
проходят локально на моей машине
- [x] **Ветка**: Я работаю в ветке, названной точно так же, как
директория моей задачи (например, `nesterov_a_vector_sum`), а не в
`master`
- [x] **Правдивое содержание**: Я подтверждаю, что все сведения,
указанные в этом pull request, являются точными и достоверными

Author: Allor-maker

tasks/smyshlaev_a_gauss_filt/common/include/common.hpp

@@ -0,0 +1,23 @@
+#pragma once
+
+#include <cstdint>
+#include <string>
+#include <tuple>
+#include <vector>
+
+#include "task/include/task.hpp"
+
+namespace smyshlaev_a_gauss_filt {
+struct ImageType {
+  int width = 0;
+  int height = 0;
+  int channels = 0;
+  std::vector<uint8_t> data;
+};
+
+using InType = ImageType;
+using OutType = ImageType;
+using TestType = std::tuple<int, int, int, std::vector<uint8_t>, std::string>;
+using BaseTask = ppc::task::Task<InType, OutType>;
+
+}  // namespace smyshlaev_a_gauss_filt

tasks/smyshlaev_a_gauss_filt/info.json

@@ -0,0 +1,9 @@
+{
+  "student": {
+    "first_name": "Александр",
+    "last_name": "Смышляев",
+    "middle_name": "Павлович",
+    "group_number": "3823Б1ФИ2",
+    "task_number": "3"
+  }
+}

tasks/smyshlaev_a_gauss_filt/mpi/include/ops_mpi.hpp

@@ -0,0 +1,50 @@
+#pragma once
+
+#include <cstdint>
+#include <vector>
+
+#include "smyshlaev_a_gauss_filt/common/include/common.hpp"
+#include "task/include/task.hpp"
+
+namespace smyshlaev_a_gauss_filt {
+
+class SmyshlaevAGaussFiltMPI : public BaseTask {
+ public:
+  static constexpr ppc::task::TypeOfTask GetStaticTypeOfTask() {
+    return ppc::task::TypeOfTask::kMPI;
+  }
+  explicit SmyshlaevAGaussFiltMPI(const InType &in);
+
+ private:
+  struct BlockInfo {
+    int start_row;
+    int start_col;
+    int block_height;
+    int block_width;
+    int padded_height;
+    int padded_width;
+    int count;
+  };
+
+  struct DecompositionInfo {
+    int grid_rows = 0;
+    int grid_cols = 0;
+    std::vector<BlockInfo> blocks;
+    std::vector<int> sendcounts;
+    std::vector<int> displs;
+  };
+
+  bool RunSequential();
+  void BroadcastImageDimensions(int &width, int &height, int &channels);
+  static void SetupDecomposition(DecompositionInfo &info, int width, int height, int channels);
+  std::vector<uint8_t> PrepareScatterBuffer(const DecompositionInfo &info, int width, int height, int channels);
+  std::vector<uint8_t> ProcessLocalBlock(const DecompositionInfo &info, int width, int height, int channels);
+  void CollectResult(const std::vector<uint8_t> &local_result, const DecompositionInfo &info, int width, int height,
+                     int channels);
+  bool ValidationImpl() override;
+  bool PreProcessingImpl() override;
+  bool RunImpl() override;
+  bool PostProcessingImpl() override;
+};
+
+}  // namespace smyshlaev_a_gauss_filt