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]

... 121  122  123  124  125  [126]  127  128  129  130  131  132  133  134  135  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
10806정성태6/16/201542353.NET Framework: 515. OpenAuth.VerifyAuthentication 호출 시 The remote server returned an error: (400) Bad Request
10805정성태6/15/201524165Java: 17. 자바의 재미있는 상수 처리 방식
10804정성태6/10/201524166.NET Framework: 514. .NET CLR2 보안 모델에서의 APTCA 역할 (2)파일 다운로드1
10803정성태6/2/201526110.NET Framework: 513. UWP(Universal Windows Platform) 응용 프로그램의 새로운 라이브러리 버전 관리 해법 [2]
10802정성태6/2/201525400개발 환경 구성: 269. 마이크로소프트 온라인 강좌 소개 - Azure VPN 구성 방법 [1]
10801정성태5/31/201530524.NET Framework: 512. async/await 사용 시 hang 문제가 발생하는 경우 - 두 번째 이야기 [3]
10800정성태5/29/201525995개발 환경 구성: 268. 소개 - 프로세싱(https://processing.org/)
10799정성태5/29/201523540사물인터넷: 3. 책 소개 - 라즈베리 파이로 구현하는 사물 인터넷 프로젝트 [1]
10798정성태5/26/201523568기타: 53. 2015년 6월 10일 밤 10시 온라인 세미나 - 새로운 Windows 10 App을 개발하는 방법
10797정성태5/23/201523231VC++: 91. 자식 스레드에 자동 상속되는 TEB의 SubProcessTag 필드파일 다운로드1
10796정성태5/23/201534028오류 유형: 293. SQL Server Management Studio 실행 시 "Cannot find one or more components" 오류
10795정성태5/23/201532183오류 유형: 292. InstallUtil로 .NET 서비스 등록 시 오류 - Operation is not supported. (Exception from HRESULT: 0x80131515). [3]
10794정성태5/22/201527136개발 환경 구성: 267. (무료) 마이크로소프트 온라인 강좌 소개 - 네트워킹 기초 [1]
2925정성태5/14/201526447디버깅 기술: 73. PDB 기호 파일의 경로 구성 방식파일 다운로드1
2924정성태5/14/201529896VS.NET IDE: 100. 비주얼 스튜디오 원격 디버깅 시 'Unknown function' 콜스택이 나온다면?
2923정성태5/12/201589306기타: 52. 도서: 시작하세요! C# 6.0 프로그래밍: 기본 문법부터 실전 예제까지 [17]
2922정성태5/12/201525604오류 유형: 291. ssindex.cmd 실행 시 '...[tfs_collection_url]...' not found in srcsrv.ini 오류 발생
2921정성태5/9/201532340개발 환경 구성: 266. 인텔에서 구현한 최대 절전 모드 기능 - Intel® Rapid Start Technology
2920정성태5/9/201523306오류 유형: 290. 디스크 관리자의 파티션 축소 시, There is not enough space available on the disk(s) to complete this operation.
2919정성태5/9/201523250오류 유형: 289. Error: this template attempted to load component assembly 'NuGet.VisualStudio.Interop, ...'
2918정성태5/9/201541772Windows: 111. 복구(Recovery) 파티션 삭제하는 방법 [3]
2917정성태5/9/201532425오류 유형: 288. .NET Framework 4.6이 설치된 경우 "Intel® Rapid Storage Technology (Intel® RST) RAID Driver"가 설치 안 되는 문제 [5]
2916정성태5/9/201533417오류 유형: 287. 레지스트리 권한 오류 - Cannot edit [Registry key name]: Error writing the value's new contents.
2915정성태5/9/201532883개발 환경 구성: 265. TrustedInstaller 권한으로 프로그램 실행시키는 방법 [11]
2914정성태5/9/201529916DDK: 7. 정식 인증서가 있는 경우 Device Driver 서명하는 방법 [2]
2913정성태4/30/201527607.NET Framework: 511. Build 2015 행사에서 소개된 (맥/리눅스/윈도우 용 무료) Visual Studio Code 개발 도구 [8]
... 121  122  123  124  125  [126]  127  128  129  130  131  132  133  134  135  ...