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]

... 76  77  78  79  [80]  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
11970정성태7/2/201920228오류 유형: 552. 웹 브라우저에서 파일 다운로드 후 "Running security scan"이 끝나지 않는 문제
11969정성태7/2/201920767Math: 63. C# - 3층 구조의 신경망파일 다운로드1
11968정성태7/1/201927463오류 유형: 551. Visual Studio Code에서 Remote-SSH 연결 시 "Opening Remote..." 단계에서 진행되지 않는 문제 [1]
11967정성태7/1/201921575개발 환경 구성: 446. Synology NAS를 Windows 10에서 iSCSI로 연결하는 방법
11966정성태6/30/201920438Math: 62. 활성화 함수에 따른 뉴런의 출력을 그리드 맵으로 시각화파일 다운로드1
11965정성태6/30/201921030.NET Framework: 846. C# - 2차원 배열을 1차원 배열로 나열하는 확장 메서드파일 다운로드1
11964정성태6/30/201922107Linux: 20. C# - Linux에서의 Named Pipe를 이용한 통신
11963정성태6/29/201921782Linux: 19. C# - .NET Core Unix Domain Socket 사용 예제
11962정성태6/27/201919329Math: 61. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 선형분리 불가능 문제의 분류파일 다운로드1
11961정성태6/27/201919509Graphics: 37. C# - PLplot - 출력 모음(Family File Output)
11960정성태6/27/201920572Graphics: 36. C# - PLplot의 16색 이상을 표현하는 방법과 subpage를 이용한 그리드 맵 표현
11959정성태6/27/201921655Graphics: 35. matplotlib와 PLplot의 한글 처리
11958정성태6/25/201926177Linux: 18. C# - .NET Core Console로 리눅스 daemon 프로그램 만드는 방법 [6]
11957정성태6/24/201923880Windows: 160. WMI 쿼리를 명령행에서 간단하게 수행하는 wmic.exe [2]
11956정성태6/24/201923116Linux: 17. CentOS 7에서 .NET Core Web App 실행 환경 구성 [1]
11955정성태6/20/201921187Math: 60. C# - 로지스틱 회귀를 이용한 분류파일 다운로드1
11954정성태6/20/201919508오류 유형: 550. scp - sudo: no tty present and no askpass program specified
11953정성태6/20/201917504오류 유형: 549. The library 'libhostpolicy.so' required to execute the application was not found in '...'
11952정성태6/20/201918552Linux: 16. 우분투, Centos의 Netbios 호스트 이름 풀이 방법
11951정성태6/20/201921711오류 유형: 548. scp 연결 시 "Permission denied" 오류 및 "WARNING: REMOTE HOST IDENTIFICATION HAS CHANGED!" 경고
11950정성태6/18/201922564.NET Framework: 845. C# - 윈도우 작업 관리자와 리소스 모니터의 메모리 값을 구하는 방법
11949정성태6/18/201917717오류 유형: 547. CoreCLR Profiler 예제 프로젝트 빌드 시 컴파일 오류 유형
11948정성태6/17/201919627Linux: 15. 리눅스 환경의 Visual Studio Code에서 TFS 서버 연동
11947정성태6/17/201922083Linux: 14. 리눅스 환경에서 TFS 서버 연동
11946정성태6/17/201922966개발 환경 구성: 445. C# - MathNet으로 정규 분포를 따르는 데이터를 생성, PLplot으로 Histogram 표현파일 다운로드1
11945정성태6/17/201920566Linux: 13. node.js에서 syslog로 출력하는 방법
... 76  77  78  79  [80]  81  82  83  84  85  86  87  88  89  90  ...