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)
12741정성태7/29/202116272.NET Framework: 1082. Azure Active Directory - Microsoft Graph API 호출 방법파일 다운로드1
12740정성태7/29/202114791오류 유형: 747. SharePoint - InvalidOperationException 0x80131509
12739정성태7/28/202115181오류 유형: 746. Azure Active Directory - IDW10106: The 'ClientId' option must be provided.
12738정성태7/28/202116162오류 유형: 745. Azure Active Directory - Client credential flows must have a scope value with /.default suffixed to the resource identifier (application ID URI).
12737정성태7/28/202115246오류 유형: 744. Azure Active Directory - The resource principal named api://...[client_id]... was not found in the tenant
12736정성태7/28/202115539오류 유형: 743. Active Azure Directory에서 "API permissions"의 권한 설정이 "Not granted for ..."로 나오는 문제
12735정성태7/27/202115320.NET Framework: 1081. C# - Azure AD 인증을 지원하는 데스크톱 애플리케이션 예제(Windows Forms) [2]파일 다운로드1
12734정성태7/26/202132146스크립트: 20. 특정 단어로 시작하거나/끝나는 문자열을 포함/제외하는 정규 표현식 - Look-around
12733정성태7/23/202120109.NET Framework: 1081. Self-Contained/SingleFile 유형의 .NET Core/5+ 실행 파일을 임베딩한다면? [1]파일 다운로드2
12732정성태7/23/202113492오류 유형: 742. SharePoint - The super user account utilized by the cache is not configured.
12731정성태7/23/202115531개발 환경 구성: 584. Add Internal URLs 화면에서 "Save" 버튼이 비활성화 된 경우
12730정성태7/23/202117019개발 환경 구성: 583. Visual Studio Code - Go 코드에서 입력을 받는 경우
12729정성태7/22/202115427.NET Framework: 1080. xUnit 단위 테스트에 메서드/클래스 수준의 문맥 제공 - Fixture
12728정성태7/22/202115551.NET Framework: 1079. MSTestv2 단위 테스트에 메서드/클래스/어셈블리 수준의 문맥 제공
12727정성태7/21/202116640.NET Framework: 1078. C# 단위 테스트 - MSTestv2/NUnit의 Assert.Inconclusive 사용법(?) [1]
12726정성태7/21/202116412VS.NET IDE: 169. 비주얼 스튜디오 - 단위 테스트 선택 시 MSTestv2 외의 xUnit, NUnit 사용법 [1]
12725정성태7/21/202114929오류 유형: 741. Failed to find the "go" binary in either GOROOT() or PATH
12724정성태7/21/202117842개발 환경 구성: 582. 윈도우 환경에서 Visual Studio Code + Go (Zip) 개발 환경 [1]
12723정성태7/21/202114598오류 유형: 740. SharePoint - Alternate access mappings have not been configured 경고
12722정성태7/20/202114384오류 유형: 739. MSVCR110.dll이 없어 exe 실행이 안 되는 경우
12721정성태7/20/202115624오류 유형: 738. The trust relationship between this workstation and the primary domain failed. - 세 번째 이야기
12720정성태7/19/202114916Linux: 43. .NET Core/5+ 응용 프로그램의 Ubuntu (Debian) 패키지 준비
12719정성태7/19/202114096오류 유형: 737. SharePoint 설치 시 "0x800710D8 The object identifier does not represent a valid object." 오류 발생
12718정성태7/19/202114073개발 환경 구성: 581. Windows에서 WSL로 파일 복사 시 root 소유권으로 적용되는 문제파일 다운로드1
12717정성태7/18/202114295Windows: 195. robocopy에서 파일의 ADS(Alternate Data Stream) 정보 복사를 제외하는 방법
12716정성태7/17/202115370개발 환경 구성: 580. msbuild의 Exec Task에 robocopy를 사용하는 방법파일 다운로드1
... 46  47  [48]  49  50  51  52  53  54  55  56  57  58  59  60  ...