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]

1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  [12]  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13332정성태4/27/20233873Windows: 248. Win32 C/C++ - 대화창을 위한 메시지 루프 사용자 정의파일 다운로드1
13331정성태4/27/20233922오류 유형: 856. dockerfile - 구 버전의 .NET Core 이미지 사용 시 apt update 오류
13330정성태4/26/20233574Windows: 247. Win32 C/C++ - CS_GLOBALCLASS 설명
13329정성태4/24/20233762Windows: 246. Win32 C/C++ - 직접 띄운 대화창 템플릿을 위한 Modal 메시지 루프 생성파일 다운로드1
13328정성태4/19/20233432VS.NET IDE: 184. Visual Studio - Fine Code Coverage에서 동작하지 않는 Fake/Shim 테스트
13327정성태4/19/20233847VS.NET IDE: 183. C# - .NET Core/5+ 환경에서 Fakes를 이용한 단위 테스트 방법
13326정성태4/18/20235277.NET Framework: 2109. C# - 닷넷 응용 프로그램에서 SQLite 사용 (System.Data.SQLite) [1]파일 다운로드1
13325정성태4/18/20234584스크립트: 48. 파이썬 - PostgreSQL의 with 문을 사용한 경우 연결 개체 누수
13324정성태4/17/20234391.NET Framework: 2108. C# - Octave의 "save -binary ..."로 생성한 바이너리 파일 분석파일 다운로드1
13323정성태4/16/20234302개발 환경 구성: 677. Octave에서 Excel read/write를 위한 io 패키지 설치
13322정성태4/15/20235109VS.NET IDE: 182. Visual Studio - 32비트로만 빌드된 ActiveX와 작업해야 한다면?
13321정성태4/14/20233936개발 환경 구성: 676. WSL/Linux Octave - Python 스크립트 연동
13320정성태4/13/20233894개발 환경 구성: 675. Windows Octave 8.1.0 - Python 스크립트 연동
13319정성태4/12/20234349개발 환경 구성: 674. WSL 2 환경에서 GNU Octave 설치
13318정성태4/11/20234194개발 환경 구성: 673. JetBrains IDE에서 "Squash Commits..." 메뉴가 비활성화된 경우
13317정성태4/11/20234267오류 유형: 855. WSL 2 Ubuntu 20.04 - error: cannot communicate with server: Post http://localhost/v2/snaps/...
13316정성태4/10/20233574오류 유형: 854. docker-compose 시 "json.decoder.JSONDecodeError: Expecting value: line 1 column 1 (char 0)" 오류 발생
13315정성태4/10/20233788Windows: 245. Win32 - 시간 만료를 갖는 컨텍스트 메뉴와 윈도우 메시지의 영역별 정의파일 다운로드1
13314정성태4/9/20233888개발 환경 구성: 672. DosBox를 이용한 Turbo C, Windows 3.1 설치
13313정성태4/9/20233962개발 환경 구성: 671. Hyper-V VM에 Turbo C 2.0 설치 [2]
13312정성태4/8/20233974Windows: 244. Win32 - 시간 만료를 갖는 MessageBox 대화창 구현 (개선된 버전)파일 다운로드1
13311정성태4/7/20234475C/C++: 163. Visual Studio 2022 - DirectShow 예제 컴파일(WAV Dest)
13310정성태4/6/20234090C/C++: 162. Visual Studio - /NODEFAULTLIB 옵션 설정 후 수동으로 추가해야 할 library
13309정성태4/5/20234244.NET Framework: 2107. .NET 6+ FileStream의 구조 변화
13308정성태4/4/20234154스크립트: 47. 파이썬의 time.time() 실숫값을 GoLang / C#에서 사용하는 방법
13307정성태4/4/20233908.NET Framework: 2106. C# - .NET Core/5+ 환경의 Windows Forms 응용 프로그램에서 HINSTANCE 구하는 방법
1  2  3  4  5  6  7  8  9  10  11  [12]  13  14  15  ...