Microsoft MVP성태의 닷넷 이야기
글쓴 사람
정성태 (techsharer at outlook.com)
홈페이지
첨부 파일
(연관된 글이 1개 있습니다.)

C# - 재귀호출을 스택 자료구조와 반복문을 이용해 대체하는 방법을 Paralle.For와 함께?

아래의 글에 대해,

C# - 재귀호출을 스택 자료구조와 반복문을 이용해 대체하는 방법 
; https://www.sysnet.pe.kr/2/0/1599

Parallel.For를 이용한 재귀호출에도 사용이 가능하냐는 질문이 있었습니다. 예제로 보내온 소스코드는 다음과 같은데요.

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Linq;
using System.Text;
using System.Threading.Tasks;

namespace MonteCarlo
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            double dblSt = 0, dblEn = 0;

            Console.Write("Input the Start and End Value for Integration: ");
            string strBuff = Console.ReadLine();

            string[] strParams = strBuff.Split(' ');
            dblSt = double.Parse(strParams[0]);
            dblEn = double.Parse(strParams[1]);

            double dblInt = MonteCarloIntegral((x) =>
            {
                return (x + Math.Sin(x));
            }, dblSt, dblEn);
            Console.WriteLine("The Integration Result = {0}", dblInt);

            Console.ReadKey();
        }

        static double MonteCarloIntegral(Func<double, double> Func, double Init, double Fin)
        {
            double dblVolume = Fin - Init, dblIntg = 0;

            if (dblVolume <= 0.05) // Monte Carlo Integration: I = integral f(x) dx = (1/n) * Sum(i = 1 to n) f(x[i])
            {
                Random rndRand = new Random(100);
                long lngTrial = 10000 * ((long) ((Func(Fin) - Func(Init)) / dblVolume) + 1);

                for (long cnt = 0; cnt < lngTrial; cnt++) // Using I = integral f(x) dx = integral f(x(t)) * dx(t)/dt dt
                {
                    double dblRand = rndRand.NextDouble();
                    double dblReal = Math.Sqrt((dblRand * dblVolume * (Fin + Init)) + Math.Pow(Init, 2)); 
                    dblIntg += (Math.Pow(Fin, 2) - Math.Pow(Init, 2)) * Func(dblReal) / (2 * dblReal);
                }

                dblIntg /= lngTrial;
            }
            else
            {
                double[] dblPartSums = new double[8]; 
                double dblPartVol = dblVolume / dblPartSums.Length; 

                Parallel.For(0, dblPartSums.Length, (cnt) =>
                {
                    double dblStart = Init + (cnt * dblPartVol), dblEnd = Init + ((cnt + 1) * dblPartVol); 
                    dblPartSums[cnt] = MonteCarloIntegral(Func, dblStart, dblEnd);
                });

                dblIntg += dblPartSums.Sum();
            }

            return dblIntg;
        }
    }
}

정말 가능한지... 한번 해볼까요? ^^

우선, 예제 코드를 쉽게 이해할 수 있도록 병렬처리를 원래의 for 루프로 돌려놓겠습니다.

double[] dblPartSums = new double[8]; 
double dblPartVol = dblVolume / dblPartSums.Length; 

for (cnt i = 0; cnt < dblPartSums.Length; cnt ++)
{
    double dblStart = Init + (cnt * dblPartVol), dblEnd = Init + ((cnt + 1) * dblPartVol); 
    dblPartSums[cnt] = MonteCarloIntegral(Func, dblStart, dblEnd);
}

dblIntg += dblPartSums.Sum();

그럼, 이제 그다지 어렵지 않게 Stack + 반복문 유형으로 바꿀 수 있습니다.

public struct SnapShotStruct
{
    public double Init;
    public double Fin;

    public double dblVolume;
    public double dblIntg;

    public int stage;
}

static double MonteCarloIntegralLoop(Func<double, double> Func, double Init, double Fin)
{
    double retVal = 0.0;

    Stack<SnapShotStruct> snapshotStack = new Stack<SnapShotStruct>();

    SnapShotStruct currentSnapshot = new SnapShotStruct();
    currentSnapshot.Init = Init;
    currentSnapshot.Fin = Fin;

    currentSnapshot.dblVolume = 0;
    currentSnapshot.dblIntg = 0;

    currentSnapshot.stage = 0;

    snapshotStack.Push(currentSnapshot);

    while (snapshotStack.Count != 0)
    {
        currentSnapshot = snapshotStack.Pop();

        switch (currentSnapshot.stage)
        {
            case 0:
                currentSnapshot.dblVolume = currentSnapshot.Fin - currentSnapshot.Init;

                if (currentSnapshot.dblVolume <= 0.05)
                {
                    Random rndRand = new Random(100);
                    long lngTrial = 10000 * ((long)((Func(currentSnapshot.Fin) - Func(currentSnapshot.Init)) / currentSnapshot.dblVolume) + 1);

                    for (long cnt = 0; cnt < lngTrial; cnt++)
                    {
                        double dblRand = rndRand.NextDouble();
                        double dblReal = Math.Sqrt((dblRand * currentSnapshot.dblVolume * (currentSnapshot.Fin + currentSnapshot.Init)) + Math.Pow(currentSnapshot.Init, 2));
                        currentSnapshot.dblIntg += (Math.Pow(currentSnapshot.Fin, 2) - Math.Pow(currentSnapshot.Init, 2)) * Func(dblReal) / (2 * dblReal);
                    }

                    currentSnapshot.dblIntg /= lngTrial;

                    retVal += currentSnapshot.dblIntg;
                    continue;
                }

                currentSnapshot.stage = 1;
                snapshotStack.Push(currentSnapshot);

                int length = 8;
                double dblPartVol = currentSnapshot.dblVolume / length;

                for (int i = 0; i < length; i++)
                {
                    double dblStrt = currentSnapshot.Init + (i * dblPartVol);
                    double dblEnd = currentSnapshot.Init + ((i + 1) * dblPartVol);

                    SnapShotStruct newSnapShot = new SnapShotStruct();
                    newSnapShot.Init = dblStrt;
                    newSnapShot.Fin = dblEnd;
                    newSnapShot.stage = 0;

                    snapshotStack.Push(newSnapShot);
                }
                break;

            case 1:
                retVal = currentSnapshot.dblIntg + retVal;
                continue;
        }
    }

    return retVal;
}

Stack + 반복문으로 구현된 이 코드를 이제 원래의 Parallel.For로 돌려보면 어떻게 될까요?

int length = 8;
double dblPartVol = currentSnapshot.dblVolume / length;

Parallel.For(0, length, (idx) =>
{
    double dblStrt = currentSnapshot.Init + (idx * dblPartVol);
    double dblEnd = currentSnapshot.Init + ((idx + 1) * dblPartVol);

    SnapShotStruct newSnapShot = new SnapShotStruct();
    newSnapShot.Init = dblStrt;
    newSnapShot.Fin = dblEnd;
    newSnapShot.stage = 0;

    snapshotStack.Push(newSnapShot);
});

별 쓸모가 없죠? ^^ 물론 이렇게 바꾼다고 해서 해답이 달라지는 것은 아닙니다. 하지만, 재귀호출을 Stack + 반복문으로 고치는 것 자체가 함수 호출을 리스트 형식으로 직렬화하는 것과 유사하기 때문에 Parallel.For를 호출하는 것도 역시 목록에 포함시켜 다음에 실행하도록 스케쥴링하는 것에 불과하므로 그다지 효용성이 없습니다.

만약 위의 코드를 굳이 병렬화 되도록 고쳐야 한다면 Parallel.For 내의 코드를 별도의 함수 처리로 바꿔야 하고 이는 다시 메서드의 재귀호출로 이어지기 때문에 결국 바꾸기 전과 후의 차이가 없게 됩니다.

그나저나, 이번 질문을 통해서 새롭게 알게 되는군요. 재귀호출이 loop 내에서 불려지는 경우, 재귀호출 방법으로는 병렬화가 가능하지만 Stack + 반복문으로 처리하는 경우 병렬화 처리가 무의미하다는 것!

(위의 처리 코드는 첨부 파일에 넣어두었으니 참고하세요.)




[이 글에 대해서 여러분들과 의견을 공유하고 싶습니다. 틀리거나 미흡한 부분 또는 의문 사항이 있으시면 언제든 댓글 남겨주십시오.]

[연관 글]






[최초 등록일: ]
[최종 수정일: 6/23/2021]

Creative Commons License
이 저작물은 크리에이티브 커먼즈 코리아 저작자표시-비영리-변경금지 2.0 대한민국 라이센스에 따라 이용하실 수 있습니다.
by SeongTae Jeong, mailto:techsharer at outlook.com

비밀번호

댓글 작성자
 



2014-01-20 04시07분
[자유주의] 오호~^^ 루프 내에서의 스택 + 반복문 처리는 병렬화가 무의미하군요. 저 코드를 비재귀적으로 바꿀 수 있을까 하고 고민을 했는데, 비로소 답을 알게 되었네요.^^ 정말로 감사합니다.^^
[guest]

... 106  107  108  109  [110]  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11175정성태4/5/201725934.NET Framework: 652. C# 개발자를 위한 C++ COM 객체의 기본 구현 방식 설명파일 다운로드1
11174정성태4/3/201719479VC++: 116. Visual Studio 단위 테스트 - Failed to set up the execution context to run the test
11173정성태4/3/201723084VC++: 115. Visual Studio에서 C++ DLL을 대상으로 단위 테스트할 때 비정상 종료한다면?파일 다운로드1
11172정성태4/3/201722213.NET Framework: 651. C# - 특정 EXE 프로세스를 종료시킨 EXE를 찾아내는 방법파일 다운로드1
11171정성태3/31/201718943VS.NET IDE: 114. Visual Studio 디버깅 경고 창 - You are debugging a Release build of ...
11170정성태3/31/201720811.NET Framework: 650. C# - CachedAnonymousMethodDelegate 유형의 코드 생성
11169정성태3/30/201720706VC++: 114. C++ vtable의 가상 함수 호출 가로채기파일 다운로드1
11168정성태3/29/201724004VC++: 113. C++ 클래스 상속 관계의 vtable 생성 과정
11167정성태3/28/201724286VC++: 112. C++의 가상 함수 테이블 (vtable)은 언제 생성될까요? [2]
11166정성태3/28/201718499오류 유형: 382. System.Data.SqlClient.SqlException - Arithmetic overflow error converting IDENTITY to data type int.
11165정성태3/27/201721800오류 유형: 381. Visual C++에서 min, max 함수를 사용한 경우 C2589, C2059 컴파일 오류 발생
11164정성태3/27/201730141VC++: 111. C++ 클래스의 상속에 따른 메모리 구조 [2]파일 다운로드1
11163정성태3/25/201719977VC++: 110. CreateThread Win32 API에 C++ 클래스의 멤버 함수를 전달하는 방법파일 다운로드1
11162정성태3/24/201724178오류 유형: 380. Visual Studio 빌드 실패 - The OutputPath property is not set for project
11161정성태3/24/201716902오류 유형: 379. ICOMAdminCatalog.GetCollection 호출 시 0x80070422 예외 발생
11160정성태3/23/201721845.NET Framework: 649. ASP.NET - Server cannot append header after HTTP headers have been sent. (HTTP 헤더를 보낸 후에는 서버에서 헤더를 추가할 수 없습니다.)파일 다운로드1
11159정성태3/23/201719069Windows: 136. Memory-mapped File은 Private Bytes 크기에 포함될까요?파일 다운로드1
11158정성태3/22/201718654디버깅 기술: 85. Windbg - SOS 디버깅 사례 System.NullReferenceException 예외 추적
11157정성태3/22/201721908.NET Framework: 648. Dictionary<TKey, TValue>를 deep copy하는 방법파일 다운로드1
11156정성태3/21/201722583.NET Framework: 647. 닷넷(C#) 코드로 인증서 요청 코드 만드는 방법파일 다운로드1
11155정성태3/21/201722870.NET Framework: 646. SslStream의 CipherAlgorithm 선택이 가능할까요?파일 다운로드1
11154정성태3/5/201729795VC++: 109. DLL에서 STL 객체를 인자/반환값으로 갖는 함수를 제공할 때, 그 함수를 외부에서 사용하는 경우 비정상 종료한다면? [2]파일 다운로드1
11153정성태3/5/201729175VC++: 108. DLL에 정의된 C++ template 클래스의 복사 생성자 문제파일 다운로드1
11152정성태3/4/201722894VC++: 107. VirtualAlloc, HeapAlloc, GlobalAlloc, LocalAlloc, malloc, new의 차이점파일 다운로드1
11151정성태3/3/201723421VC++: 106. DLL 개발자가 주의해야 할 Secure CRT 함수 사용 [1]파일 다운로드1
11150정성태2/21/201719353.NET Framework: 645. Visual Studio Fakes 기능에서 Shim... 클래스가 생성되지 않는 경우 [5]
... 106  107  108  109  [110]  111  112  113  114  115  116  117  118  119  120  ...