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)
11787정성태11/29/201821754Graphics: 33. .NET으로 구현하는 OpenGL (9), (10) - OBJ File Format, Loading 3D Models파일 다운로드1
11786정성태11/29/201818720오류 유형: 505. OpenGL.NET 예제 실행 시 "Managed Debugging Assistant 'CallbackOnCollectedDelegate'" 예외 발생
11785정성태11/21/201821017디버깅 기술: 120. windbg 분석 사례 - ODP.NET 사용 시 Finalizer에서 System.AccessViolationException 예외 발생으로 인한 비정상 종료
11784정성태11/18/201820278Graphics: 32. .NET으로 구현하는 OpenGL (7), (8) - Matrices and Uniform Variables, Model, View & Projection Matrices파일 다운로드1
11783정성태11/18/201818434오류 유형: 504. 윈도우 환경에서 docker가 설치된 컴퓨터 간의 ping IP 주소 풀이 오류
11782정성태11/18/201817522Windows: 152. 윈도우 10에서 사라진 "Adapters and Bindings" 네트워크 우선순위 조정 기능 - 두 번째 이야기
11781정성태11/17/201820899개발 환경 구성: 422. SFML.NET 라이브러리 설정 방법 [1]파일 다운로드1
11780정성태11/17/201821958오류 유형: 503. vcpkg install bzip2 빌드 에러 - "Error: Building package bzip2:x86-windows failed with: BUILD_FAILED"
11779정성태11/17/201822839개발 환경 구성: 421. vcpkg 업데이트 [1]
11778정성태11/14/201820138.NET Framework: 803. UWP 앱에서 한 컴퓨터(localhost, 127.0.0.1) 내에서의 소켓 연결
11777정성태11/13/201820617오류 유형: 502. Your project does not reference "..." framework. Add a reference to "..." in the "TargetFrameworks" property of your project file and then re-run NuGet restore.
11776정성태11/13/201818676.NET Framework: 802. Windows에 로그인한 계정이 마이크로소프트의 계정인지, 로컬 계정인지 알아내는 방법
11775정성태11/13/201820425Graphics: 31. .NET으로 구현하는 OpenGL (6) - Texturing파일 다운로드1
11774정성태11/8/201818879Graphics: 30. .NET으로 구현하는 OpenGL (4), (5) - Shader파일 다운로드1
11773정성태11/7/201818546Graphics: 29. .NET으로 구현하는 OpenGL (3) - Index Buffer파일 다운로드1
11772정성태11/6/201820507Graphics: 28. .NET으로 구현하는 OpenGL (2) - VAO, VBO파일 다운로드1
11771정성태11/5/201819507사물인터넷: 56. Audio Jack 커넥터의 IR 적외선 송신기 - 두 번째 이야기 [1]
11770정성태11/5/201827966Graphics: 27. .NET으로 구현하는 OpenGL (1) - OpenGL.Net 라이브러리 [3]파일 다운로드1
11769정성태11/5/201818887오류 유형: 501. 프로젝트 msbuild Publish 후 connectionStrings의 문자열이 $(ReplacableToken_...)로 바뀌는 문제
11768정성태11/2/201819365.NET Framework: 801. SOIL(Simple OpenGL Image Library) - Native DLL 및 .NET DLL 제공
11767정성태11/1/201820268사물인터넷: 55. New NodeMcu v3(ESP8266)의 IR LED (적외선 송신) 제어파일 다운로드1
11766정성태10/31/201822379사물인터넷: 54. 아두이노 환경에서의 JSON 파서(ArduinoJson) 사용법
11765정성태10/26/201819253개발 환경 구성: 420. Visual Studio Code - Arduino Board Manager를 이용한 사용자 정의 보드 선택
11764정성태10/26/201824155개발 환경 구성: 419. MIT 라이선스로 무료 공개된 Detours API 후킹 라이브러리 [2]
11763정성태10/25/201821090사물인터넷: 53. New NodeMcu v3(ESP8266)의 https 통신
11762정성태10/25/201821520사물인터넷: 52. New NodeMCU v3(ESP8266)의 http 통신파일 다운로드1
... 76  77  78  79  80  81  82  83  84  85  [86]  87  88  89  90  ...