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]

... 181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  [194]  195  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
122정성태3/21/200517862    답변글 .NET Framework: 31.3. 소스세이프 관련 사이트
160정성태11/14/200520890    답변글 VS.NET IDE: 31.4. [추가]: 웹 애플리케이션 로드시 "_1"을 붙여서 묻는 경우. [1]
196이문석12/23/200517584        답변글 .NET Framework: 31.8. [답변]: [추가]: 웹 애플리케이션 로드시 "_1" 을 붙여서 묻는 경우.
167정성태10/10/200517272    답변글 .NET Framework: 31.5. [추가]: 삭제한 웹 가상 디렉터리에 대해 동일한 이름으로 웹 공유를 설정할 때 - 이미 있다고 오류발생
190정성태12/11/200516496    답변글 VC++: 31.6. ASP.NET 소스세이프 오류현상: 다른 사람이 체크아웃 한 것을 또 다른 사람이 체크아웃 가능!
191정성태12/11/200518933    답변글 VC++: 31.7. 소스 세이프 사용 시, 특정 프로젝트의 빌드 체크가 솔루션 로드할 때마다 해제되는 경우
118정성태3/30/200624882VC++: 14. TCP through HTTP tunneling: 기업 내 Proxy 서버 제한에서 벗어나는 방법 [2]
117정성태3/19/200525950.NET Framework: 30. Process.Start에서의 인자 길이 제한 [4]
116정성태3/14/200518340.NET Framework: 29. [.NET WebService] 자동생성되는 WSDL 을 막는 방법.
115정성태3/13/200518917VS.NET IDE: 25. [IIS 서버] ODBC 로그 남기기 [1]
195정성태12/21/200518305    답변글 VC++: 25.1. ODBC 로그를 못 남길 때의 오류 화면
113정성태3/13/200519188VS.NET IDE: 24. [VPC] 타이머 동기화 기능 제거
110정성태11/14/200518104.NET Framework: 28. VS.NET 2005 / SQL Server 2005 베타 버전 재설치 또는 업그레이드 [1]
111정성태3/7/200516832    답변글 VS.NET IDE: 28.1. [추가] SQL 2005 / VS.NET 2005 2005-02 CTP 버전이 올라왔네요. [1]
112정성태11/14/200518020        답변글 VS.NET IDE: 28.2. [추가] VS.NET 2005 2005-02 CTP 버전에서 달라진 점 ( VC++ )
127정성태3/29/200516020        답변글 VS.NET IDE: 28.4. [추가] SQL 2005 2005-02 CTP 버전에서 달라진 점
123정성태3/25/200519989    답변글 .NET Framework: 28.3. Uninstalling software without using Add Remove Programs...
108정성태3/4/200519427.NET Framework: 27. 시스템 이벤트 로그에 쌓이는 {00020906-0000-0000-C000-000000000046} 보안에러
107정성태3/1/200519621COM 개체 관련: 15. COM: Control 유형인 경우, IObjectWithSite 를 구현해도 SetSite/GetSite 가 호출이 안됨
106정성태2/28/200519067COM 개체 관련: 14. 탐색기 "처럼" 파일 열기
105정성태2/28/200518017.NET Framework: 26. VS.NET 2005 : 설치 프로젝트 - .NET Framework 설치 강제화
139정성태11/14/200516293    답변글 .NET Framework: 26.1. ^^ 역시, 배려가 되어 있네요. 제가 못 찾은 것이었습니다.
104정성태2/27/200518918VS.NET IDE: 23. MSI 설치 중에 GetLocalTime / GetSystemTime API 사용
132정성태3/30/200518586    답변글 VS.NET IDE: 23.1. [추가]: MSI 설치 동작 원리
102정성태2/16/200521369.NET Framework: 25. Verify that you are a member of the 'Debugger Users' group on the server. [2]
101정성태2/15/200519090.NET Framework: 24. WMI Win32_NTLogEvent 관리 이벤트를 Windows 2000 에서는 "Access Denied" 가 발생하는 문제파일 다운로드1
... 181  182  183  184  185  186  187  188  189  190  191  192  193  [194]  195  ...