python - sympy 矩阵真的那么慢吗？

Question

我刚刚查看了 sympy，它看起来非常慢。我做错了什么吗？

from sympy.matrices import zeros
from time import time
import numpy as np

t = time()
M = zeros(500,500)
print("Time", time()-t)

t = time()
M = np.zeros((500,500))
print("Time", time()-t)

Sympy 耗时 1.2 秒，numpy 耗时 0.0006 秒。这里没有任何事情发生。什么需要这么长时间？

编辑:我真正想要的是一个库，我可以在其中对分数值使用快速矩阵(高斯消元法、乘法)而不损失精度。我现在将 numpy 与来自 python 的 dtype=object 和 Fraction 一起使用。它不是 super 快，但比这更好 ;)

Answer 1

Sympy，顾名思义，是一个符号数学包，即(强调我的):

[…] a scientific area that refers to the study and development of algorithms and software for manipulating mathematical expressions and other mathematical objects.

Wikipedia

因此，Sympy 并未针对矩阵计算进行优化。

正如@Michelle 在评论中指出的那样 SymPy 矩阵是符号化的；每个条目(甚至零个)都是一个 SymPy 对象，准确地说是 sympy.core.numbers.Zero。

此外，如果您查看源代码，Sympy 是一个纯 Python 包，而 Numpy 有超过 50% 的代码库是用 C 编写的。这可能解释了您注意到 Sympy 的性能问题。