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我最近使用 Numpy 将 MATLAB 脚本转换为 Python,发现它运行速度明显变慢。我期待类似的表现,所以我想知道我是否做错了什么。
作为精简示例,我手动对几何级数求和:
MATLAB 版本:
function s = array_sum(a, array_size, iterations)
s = zeros(array_size);
for m = 1:iterations
s = a + 0.5*s;
end
end
% benchmark code
array_size = 500
iterations = 500
a = randn(array_size)
f = @() array_sum(a, array_size, iterations);
fprintf('run time: %.2f ms\n', timeit(f)*1e3);
Python/Numpy 版本:
import numpy as np
import timeit
def array_sum(a, array_size, iterations):
s = np.zeros((array_size, array_size))
for m in range(iterations):
s = a + 0.5*s
return s
array_size = 500
iterations = 500
a = np.random.randn(array_size, array_size)
timeit_iterations = 10
t1 = timeit.timeit(lambda: array_sum(a, array_size, iterations),
number=timeit_iterations)
print("run time: {:.2f} ms".format(1e3*t1/timeit_iterations))
在我的机器上,MATLAB 在 58 毫秒内完成。 Python 版本运行 292 毫秒,或慢 5 倍。
我还尝试通过添加 Numba JIT 装饰器 @jit('f8[:,:](i8, i8)', nopython=True)
来加速 Python 代码,但时间只下降到 236 毫秒(慢 4 倍)。
这比我预期的要慢。我使用 timeit 不当吗?我的 Python 代码有问题吗?
编辑:编辑以便在基准函数之外创建随机矩阵。
编辑 2:我使用 Torch 而不是 Numpy 运行基准测试(计算总和为 s = torch.add(s, 0.5, a)
),它在我的计算机上运行仅需 52 毫秒!
最佳答案
根据我的经验,在使用 numba 的 jit 函数时,将数组操作扩展为循环通常会更快。所以我尝试将您的 python 函数重写为:
@jit(nopython=True, cache=True)
def array_sum_numba(a, array_size, iterations):
s = np.zeros((array_size, array_size))
for m in range(iterations):
for i in range(array_size):
for j in range(array_size):
s[i,j] = a[i,j] + 0.5 * s[i,j]
return s
出于好奇,我还测试了 @percusse 的版本,对参数做了一些修改:
def array_sum2(r, array_size, iterations):
s = np.zeros((array_size, array_size))
for m in range(iterations):
s /= 2
s += r
return s
我机器上的测试结果是:
这个结果在我的意料之中。值得一提的是,我已将 timeit 迭代次数增加到 50,这导致 numba 版本的时间显着减少。
总结:如果使用numba的jit并在循环中编写函数,Python代码仍然可以显着加速。我的机器上没有要测试的 Matlab,但我猜 numba 是 python 版本更快。
关于python - 比较Numpy和Matlab数组求和速度,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/46067817/
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