ruby - 在 Ruby 中将两个数组相乘并获得相乘值之和的有效方法是什么？

Question

在 Ruby 中将两个数组相乘并获得相乘值之和的有效方法是什么？我在 Ruby 中有两个数组:

array_A = [1, 2, 1, 4, 5, 3, 2, 6, 5, 8, 9]
array_B = [3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 3, 7, 5, 4]

我的目标是获取 array_A * array_B 的总和值，即 1*3 + 2*2 + 1*4 + ... + 8*5 + 9*4。

因为我需要在我的应用程序中对它们进行数百万次计算，进行此类计算的最有效方法是什么？

这就像矩阵计算:1* N 矩阵 * N*1 矩阵或向量点积。

Answer 1

更新

我刚刚根据新评论更新了基准。正在关注Joshua's comment ，注入(inject)方法将获得 25% 的加速，请参见下表中的 array walking without to_a。

然而，由于速度是 OP 的主要目标，我们有 a new winner for the contest在我的基准测试中，这将运行时间从 .34 减少到 .22。

我仍然更喜欢 inject 方法，因为它更像是 ruby​​-ish，但如果速度很重要，那么 while 循环似乎就是这种方式。

新答案

你总是可以对所有这些答案进行基准测试，我这样做是出于好奇:

> ./matrix.rb 
Rehearsal --------------------------------------------------------------
matrix method                1.500000   0.000000   1.500000 (  1.510685)
array walking                0.470000   0.010000   0.480000 (  0.475307)
array walking without to_a   0.340000   0.000000   0.340000 (  0.337244)
array zip                    0.590000   0.000000   0.590000 (  0.594954)
array zip 2                  0.500000   0.000000   0.500000 (  0.509500)
while loop                   0.220000   0.000000   0.220000 (  0.219851)
----------------------------------------------------- total: 3.630000sec

                                 user     system      total        real
matrix method                1.500000   0.000000   1.500000 (  1.501340)
array walking                0.480000   0.000000   0.480000 (  0.480052)
array walking without to_a   0.340000   0.000000   0.340000 (  0.338614)
array zip                    0.610000   0.010000   0.620000 (  0.625805)
array zip 2                  0.510000   0.000000   0.510000 (  0.506430)
while loop                   0.220000   0.000000   0.220000 (  0.220873)

简单的数组遍历胜出，Matrix 方法更差，因为它包含对象实例化。我认为如果你想打败 inject while 方法(在这里打败意味着最快一个数量级)你需要实现一个 C 扩展并将其绑定(bind)到您的 ruby​​ 程序中。

这是我用过的脚本

#!/usr/bin/env ruby

require 'benchmark'
require 'matrix'

array_A = [1, 2, 1, 4, 5, 3, 2, 6, 5, 8, 9]
array_B = [3, 2, 4, 2, 5, 1, 3, 3, 7, 5, 4]

def matrix_method a1, a2
  (Matrix.row_vector(a1) * Matrix.column_vector(a2)).element(0,0)
end

n = 100000

Benchmark.bmbm do |b|
  b.report('matrix method') { n.times { matrix_method(array_A, array_B) } }
  b.report('array walking') { n.times { (0...array_A.count).to_a.inject(0) {|r, i| r + array_A[i]*array_B[i]} } }
  b.report('array walking without to_a') { n.times { (0...array_A.count).inject(0) {|r, i| r + array_A[i]*array_B[i]} } }
  b.report('array zip') { n.times { array_A.zip(array_B).map{|i,j| i*j }.inject(:+) } }  
  b.report('array zip 2') { n.times { array_A.zip(array_B).inject(0) {|r, (a, b)| r + (a * b)} } }
  b.report('while loop') do
    n.times do
      sum, i, size = 0, 0, array_A.size
      while i < size
        sum += array_A[i] * array_B[i]
        i += 1
      end
      sum
    end
  end
end