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]

... [46]  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12791정성태8/19/202115805.NET Framework: 1095. C# COM 개체를 C++에서 사용하는 예제 [3]파일 다운로드1
12790정성태8/18/202119752.NET Framework: 1094. C# 10 - (1) 구조체를 생성하는 record struct파일 다운로드1
12789정성태8/18/202118432개발 환경 구성: 597. PyCharm - 윈도우 환경에서 WSL을 이용해 파이썬 앱 개발/디버깅하는 방법
12788정성태8/17/202115942.NET Framework: 1093. C# - 인터페이스의 메서드가 다형성을 제공할까요? (virtual일까요?)파일 다운로드1
12787정성태8/17/202116321.NET Framework: 1092. (책 내용 수정) "4.5.1.4 인터페이스"의 "인터페이스와 다형성"
12786정성태8/16/202118244.NET Framework: 1091. C# - Python range 함수 구현 (2) INumber<T>를 이용한 개선 [1]파일 다운로드1
12785정성태8/16/202116699.NET Framework: 1090. .NET 6 Preview 7에 추가된 숫자 형식에 대한 제네릭 연산 지원 [1]파일 다운로드1
12784정성태8/15/202116454오류 유형: 757. 구글 메일 - 아웃룩에서 메일 전송 시 Sending' reported error (0x800CCC0F, 0x800CCC92)
12783정성태8/15/202114466.NET Framework: 1089. C# - Indexer에 Range 및 람다 식을 이용한 필터 구현 [1]파일 다운로드1
12782정성태8/14/202113966오류 유형: 756. 파이썬 - 윈도우 환경에서 pytagcloud의 한글 출력 방법
12781정성태8/14/202116274오류 유형: 755. 파이썬 - konlpy 사용 시 JVM과 jpype1 관련 오류
12780정성태8/13/202114910.NET Framework: 1088. C# - 버스 노선 및 위치 정보 조회 API 사용을 위한 기초 라이브러리 [2]
12779정성태8/13/202117096개발 환경 구성: 596. 공공 데이터 포털에서 버스 노선 및 위치 정보 조회 API 사용법
12778정성태8/12/202113404오류 유형: 755. PyCharm - "Manage Repositories"의 목록이 나오지 않는 문제
12777정성태8/12/202115297오류 유형: 754. Visual Studio - Input or output cannot be redirected because the specified file is invalid.
12776정성태8/12/202114183오류 유형: 753. gunicorn과 uwsgi 함께 사용 시 ERR_CONNECTION_REFUSED
12775정성태8/12/202127619스크립트: 22. 파이썬 - 윈도우 환경에서 개발한 Django 앱을 WSL 환경의 gunicorn을 이용해 실행
12774정성태8/11/202117301.NET Framework: 1087. C# - Collection 개체의 다중 스레드 접근 시 "Operations that change non-concurrent collections must have exclusive access" 예외 발생
12773정성태8/11/202116663개발 환경 구성: 595. PyCharm - WSL과 연동해 Django App을 윈도우에서 리눅스 대상으로 개발
12772정성태8/11/202117282스크립트: 21. 파이썬 - 윈도우 환경에서 개발한 Django 앱을 WSL 환경의 uwsgi를 이용해 실행 [1]
12771정성태8/11/202115659Windows: 196. "Microsoft Windows Subsystem for Linux Background Host" / "Vmmem"을 종료하는 방법
12770정성태8/11/202116460.NET Framework: 1086. C# - Windows Forms 응용 프로그램의 자식 컨트롤 부하파일 다운로드1
12769정성태8/11/202113517오류 유형: 752. Python - ImportError: No module named pip._internal.cli.main 두 번째 이야기
12768정성태8/10/202114911.NET Framework: 1085. .NET 6에 포함된 신규 BCL API [1]파일 다운로드1
12767정성태8/10/202115849오류 유형: 752. Python - ImportError: No module named pip._internal.cli.main
12766정성태8/9/202113926Java: 32. closing inbound before receiving peer's close_notify
... [46]  47  48  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ...