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]

1  2  3  4  5  6  7  8  9  [10]  11  12  13  14  15  ...
NoWriterDateCnt.TitleFile(s)
13383정성태6/26/20233481개발 환경 구성: 683. GPU 런타임을 사용하는 Colab 노트북 설정
13382정성태6/25/20233529.NET Framework: 2130. C# - Win32 API를 이용한 윈도우 계정 정보 (예: 마지막 로그온 시간)파일 다운로드1
13381정성태6/25/20233927오류 유형: 869. Fatal Python error: init_fs_encoding: failed to get the Python codec of the filesystem encoding
13380정성태6/24/20233350스크립트: 52. 파이썬 3.x에서의 동적 함수 추가
13379정성태6/23/20233397스크립트: 51. 파이썬 2.x에서의 동적 함수 추가
13378정성태6/22/20233290오류 유형: 868. docker - build 시 "CANCELED ..." 뜨는 문제
13377정성태6/22/20237147오류 유형: 867. 파이썬 mysqlclient 2.2.x 설치 시 "Specify MYSQLCLIENT_CFLAGS and MYSQLCLIENT_LDFLAGS env vars manually" 오류
13376정성태6/21/20233510.NET Framework: 2129. C# - Polly를 이용한 클라이언트 측의 요청 재시도파일 다운로드1
13375정성태6/20/20233139스크립트: 50. Transformers (신경망 언어모델 라이브러리) 강좌 - 2장 코드 실행 결과
13374정성태6/20/20233254오류 유형: 866. 파이썬 - <class 'AttributeError'> module 'flask.json' has no attribute 'JSONEncoder'
13373정성태6/19/20234569오류 유형: 865. 파이썬 - pymssql 설치 관련 오류 정리
13372정성태6/15/20233247개발 환경 구성: 682. SQL Server TLS 통신을 위해 사용되는 키 길이 확인 방법
13371정성태6/15/20233308개발 환경 구성: 681. openssl - 인증서 버전(V1 / V3)
13370정성태6/14/20233475개발 환경 구성: 680. C# - Ubuntu + Microsoft.Data.SqlClient + SQL Server 2008 R2 연결 방법 - TLS 1.2 지원
13369정성태6/13/20233271개발 환경 구성: 679. PyCharm(을 비롯해 JetBrains에 속한 여타) IDE에서 내부 Window들의 탭이 없어진 경우
13368정성태6/13/20233422개발 환경 구성: 678. openssl로 생성한 인증서를 SQL Server의 암호화 인증서로 설정하는 방법
13367정성태6/10/20233545오류 유형: 864. openssl로 만든 pfx 인증서를 Windows Server 2016 이하에서 등록 시 "The password you entered is incorrect" 오류 발생
13366정성태6/10/20233318.NET Framework: 2128. C# - 윈도우 시스템에서 지원하는 암호화 목록(Cipher Suites) 나열파일 다운로드1
13365정성태6/8/20233066오류 유형: 863. MODIFY FILE encountered operating system error 112(failed to retrieve text for this error. Reason: 15105)
13364정성태6/8/20233869.NET Framework: 2127. C# - Ubuntu + Microsoft.Data.SqlClient + SQL Server 2008 R2 연결 방법 [1]
13363정성태6/7/20233456스크립트: 49. 파이썬 - "Transformers (신경망 언어모델 라이브러리) 강좌" - 1장 2절 코드 실행 결과
13362정성태6/1/20233369.NET Framework: 2126. C# - 서버 측의 요청 제어 (Microsoft.AspNetCore.RateLimiting)파일 다운로드1
13361정성태5/31/20233791오류 유형: 862. Facebook - ASP.NET/WebClient 사용 시 graph.facebook.com/me 호출에 대해 403 Forbidden 오류
13360정성태5/31/20233180오류 유형: 861. WSL/docker - failed to start shim: start failed: io.containerd.runc.v2: create new shim socket
13359정성태5/19/20233497오류 유형: 860. Docker Desktop - k8s 초기화 무한 반복한다면?
13358정성태5/17/20233826.NET Framework: 2125. C# - Semantic Kernel의 Semantic Memory 사용 예제 [1]파일 다운로드1
1  2  3  4  5  6  7  8  9  [10]  11  12  13  14  15  ...