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]

... 61  62  63  64  [65]  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
12349정성태9/25/202018146Linux: 32. Ubuntu 20.04 - docker를 위한 tcp 바인딩 추가
12348정성태9/25/202018735오류 유형: 658. 리눅스 docker - Got permission denied while trying to connect to the Docker daemon socket at unix:///var/run/docker.sock
12347정성태9/25/202034607Windows: 174. WSL 2의 네트워크 통신 방법 [4]
12346정성태9/25/202017424오류 유형: 657. IIS - http://localhost 방문 시 Service Unavailable 503 오류 발생
12345정성태9/25/202017548오류 유형: 656. iisreset 실행 시 "Restart attempt failed." 오류가 발생하지만 웹 서비스는 정상적인 경우파일 다운로드1
12344정성태9/25/202019640Windows: 173. 서비스 관리자에 "IIS Admin Service"가 등록되어 있지 않다면?
12343정성태9/24/202030679.NET Framework: 945. C# - 닷넷 응용 프로그램에서 메모리 누수가 발생할 수 있는 패턴 [5]
12342정성태9/24/202019923디버깅 기술: 171. windbg - 인스턴스가 살아 있어 메모리 누수가 발생하고 있는지 확인하는 방법
12341정성태9/23/202017934.NET Framework: 944. C# - 인스턴스가 살아 있어 메모리 누수가 발생하고 있는지 확인하는 방법파일 다운로드1
12340정성태9/23/202017815.NET Framework: 943. WPF - WindowsFormsHost를 담은 윈도우 생성 시 메모리 누수
12339정성태9/21/202017910오류 유형: 655. 코어 모드의 윈도우는 GUI 모드의 윈도우로 교체가 안 됩니다.
12338정성태9/21/202018745오류 유형: 654. 우분투 설치 시 "CHS: Error 2001 reading sector ..." 오류 발생
12337정성태9/21/202019175오류 유형: 653. Windows - Time zone 설정을 바꿔도 반영이 안 되는 경우
12336정성태9/21/202022459.NET Framework: 942. C# - WOL(Wake On Lan) 구현
12335정성태9/21/202032479Linux: 31. 우분투 20.04 초기 설정 - 고정 IP 및 SSH 설치
12334정성태9/21/202016955오류 유형: 652. windbg - !py 확장 명령어 실행 시 "failed to find python interpreter"
12333정성태9/20/202017211.NET Framework: 941. C# - 전위/후위 증감 연산자에 대한 오버로딩 구현 (2)
12332정성태9/18/202020263.NET Framework: 940. C# - Windows Forms ListView와 DataGridView의 예제 코드파일 다운로드1
12331정성태9/18/202019376오류 유형: 651. repadmin /syncall - 0x80090322 The target principal name is incorrect.
12330정성태9/18/202020297.NET Framework: 939. C# - 전위/후위 증감 연산자에 대한 오버로딩 구현 [2]파일 다운로드1
12329정성태9/16/202022680오류 유형: 650. ASUS 메인보드 관련 소프트웨어 설치 후 ArmouryCrate.UserSessionHelper.exe 프로세스 무한 종료 현상
12328정성태9/16/202020716VS.NET IDE: 150. TFS의 이력에서 "Get This Version"과 같은 기능을 Git으로 처리한다면?
12327정성태9/12/202019473.NET Framework: 938. C# - ICS(Internet Connection Sharing) 제어파일 다운로드1
12326정성태9/12/202018820개발 환경 구성: 516. Azure VM의 Network Adapter를 실수로 비활성화한 경우
12325정성태9/12/202017849개발 환경 구성: 515. OpenVPN - 재부팅 후 ICS(Internet Connection Sharing) 기능이 동작 안하는 문제
12324정성태9/11/202018436개발 환경 구성: 514. smigdeploy.exe를 이용한 Windows Server 2016에서 2019로 마이그레이션 방법
... 61  62  63  64  [65]  66  67  68  69  70  71  72  73  74  75  ...