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)
1074정성태6/20/201125013.NET Framework: 225. 닷넷 네트워크 라이브러리의 트레이스 기능파일 다운로드1
1073정성태6/20/201127251오류 유형: 127. Visual Studio에서 WCF 서비스의 이름 변경 시 발생할 수 있는 오류
1072정성태6/19/201126732.NET Framework: 224. EF 4.1 Code First에서 Identity 칼럼 생성하는 방법파일 다운로드1
1071정성태6/19/201130238.NET Framework: 223. Entity Framework 4.1의 Code First를 이용한 SQL Azure 데이터베이스 생성 [3]파일 다운로드1
1070정성태6/19/201127770.NET Framework: 222. Windows Azure - VM Role 베타 프로그램 참여 [2]
1069정성태6/18/201127867.NET Framework: 221. Cache 영향을 받지 않는 DNS 이름 풀이 [2]파일 다운로드1
1068정성태6/16/201125485개발 환경 구성: 127. Portable Library - 닷넷 N-Screen용 공통 라이브러리 제작 [1]
1067정성태6/15/201125057오류 유형: 126. Windows failed to apply the Group Policy Folder Options settings. [1]
1066정성태6/14/201128058개발 환경 구성: 126. MSDN 구독자 - Windows Azure 무료 서비스 신청하는 방법 [4]
1065정성태6/13/201132850개발 환경 구성: 125. Firebird - 유니코드 기본 문자셋 지정
1064정성태6/11/201127534웹: 22. Visual Studio 2010에서 CSS 3 인텔리센스(intellisense) 지원하는 방법 [1]
1063정성태6/10/201129126웹: 21. Sysnet 웹 사이트의 CSS 2.1 변환 기록 [1]
1062정성태6/9/201129300웹: 20. Sysnet 웹 사이트의 HTML5 변환 기록 [1]
1061정성태6/8/201127530오류 유형: 125. 인터넷 익스플로러 - 개발자 도구에서 정지점(BP: Breakpoint) 설정이 안 되는 경우 [1]
1060정성태6/8/201124076VC++: 51. PHP 모듈의 F5 디버깅
1059정성태6/6/201129195VC++: 50. PHP 모듈 - php_mysql 빌드하는 방법파일 다운로드1
1058정성태6/5/201132823개발 환경 구성: 124. .NET 개발자가 처음 해보는 PHP + MySQL 연동 [2]
1057정성태6/4/201130212VC++: 49. 소스 코드로부터 php5apache2_2.dll 생성하는 방법파일 다운로드1
1056정성태6/2/201128394VC++: 48. 윈도우에서 Apache Module - Content Handler 컴파일파일 다운로드1
1055정성태6/1/201125629오류 유형: 124. MVC 프로젝트의 Site.Master 관련 오류 정리
1054정성태5/31/201129861.NET Framework: 220. ASP.NET MVC Web Site 프로젝트 - 단위 테스트 작성파일 다운로드1
1053정성태5/31/201132370VC++: 47. Apache Module에 대한 'F5 디버그 (Start with debugging)' [2]
1052정성태5/30/201130038.NET Framework: 219. ASP.NET MVC Web Site 프로젝트 구성하기파일 다운로드1
1051정성태5/28/201138500VC++: 46. 윈도우에서 Apache Module 컴파일 (VC++)파일 다운로드1
1050정성태5/28/201124697오류 유형: 123. Firebird - Exception of type 'FirebirdSql.Data.Common.IscException' was thrown.
1049정성태5/28/201130372.NET Framework: 218. WCF REST 서비스 - 웹 브라우저 측 Ajax 호출 캐시 [1]
... 151  152  153  154  155  156  157  158  [159]  160  161  162  163  164  165  ...