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]

... 151  152  153  [154]  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
1203정성태12/21/201125615제니퍼 .NET: 18. MEF가 적용된 ASP.NET 웹 사이트를 제니퍼 닷넷으로 모니터링 해본 결과! [6]
1202정성태12/21/201126102오류 유형: 144. The database '...' cannot be opened because it is version 661.
1201정성태12/14/201141147디버깅 기술: 47. .NET Reflector를 이용한 "소스 코드가 없는" 어셈블리 디버깅 [4]
1200정성태12/11/201127018디버깅 기술: 46. Windbg 확장 DLL 만들기 (2) - Debugger Extension API 사용파일 다운로드1
1199정성태12/11/201128378VC++: 55. JNI DLL 컴파일 시 x86과 x64의 Export된 함수의 이름이 왜 다를까요? [2]파일 다운로드1
1198정성태12/9/201132202디버깅 기술: 45. Windbg 확장 DLL 만들기 (1) - 스레드를 강제 종료시키는 명령어 [2]파일 다운로드1
1197정성태12/9/201129978.NET Framework: 282. Shader 강좌와 함께 배워보는 XNA Framework (2) - RenderMonkey의 Shader/Model 파일 연동파일 다운로드2
1196정성태12/9/201133166.NET Framework: 281. Shader 강좌와 함께 배워보는 XNA Framework (1) - 기초 프로그램 구조 [3]파일 다운로드2
1195정성태12/8/201147806오류 유형: 143. DXSDK_Jun10.exe 설치 시 "Error Code: S1023" 오류 해결하는 방법 [4]
1194정성태12/8/201135594개발 환경 구성: 137. Visual C++ 런타임 구성요소에 대한 디버그 버전 설치하는 방법
1193정성태12/8/201122688오류 유형: 142. Windows Phone SDK 7.1 설치 시 Expression Blend 제거를 요구하는 경우
1192정성태12/8/201125724개발 환경 구성: 136. Windows 7 SP1의 IIS에서 사용자 프로파일을 로드하는 방법
1191정성태12/6/201126837.NET Framework: 280. MVC3에서 JavaScriptSerializer 재정의하는 방법파일 다운로드1
1190정성태12/6/201130033오류 유형: 141. Visual C++ 컴파일 오류 - error C2275: 'xxxxx' : illegal use of this type as an expression [1]
1189정성태12/6/201137074VS.NET IDE: 70. Visual Studio에서 프로젝트 로드가 안된다면?
1188정성태12/3/201126179개발 환경 구성: 135. 마이크로소프트 TFS 호스팅 서비스 - Preview [3]
1187정성태12/2/201130830개발 환경 구성: 134. Robocopy 오류 및 종료 코드
1186정성태12/1/201132705.NET Framework: 279. WPF - 그리기 성능 및 Blurring 문제파일 다운로드1
1185정성태11/29/201123405.NET Framework: 278. WPF - Content의 Changed 이벤트에 해당하는게 뭔가요?파일 다운로드1
1184정성태11/29/201126215.NET Framework: 277. F#과 WPF가 어울리지 못하는 근본적인 이유 [2]
1183정성태11/26/201121734오류 유형: 140. Visual Studio 2010 - Floating된 에디트 윈도우가 사라지지 않는 경우 [2]
1182정성태11/25/201157439.NET Framework: 276. 중복 없는 숫자를 랜덤으로 배열하는 방법 [5]파일 다운로드1
1181정성태11/24/201127928디버깅 기술: 44. windbg의 mscordacwks DLL 로드 문제
1180정성태11/23/201137711.NET Framework: 275. 레지스트리 등록 및 Interop DLL 없이 COM 개체 사용하는 방법 [2]파일 다운로드1
1179정성태11/22/201128300.NET Framework: 274. ReaderWriterLockSlim은 언제 쓰는 걸까요? [4]파일 다운로드1
1178정성태11/19/201124826.NET Framework: 273. 설치된 .NET 버전에 민감한 코드를 포함하는 경우, 다중으로 어셈블리를 만들어야 할까요?파일 다운로드1
... 151  152  153  [154]  155  156  157  158  159  160  161  162  163  164  165  ...