python - 为什么这个 Fizz Buzz 生成器比这个 Fizz Buzz Iterator 类快得多？

Question

在学习了迭代器类方法和生成器之后，我测试了使用每个习语的简单 Fizz Buzz 解决方案的性能特征:

>>> from timeit import timeit
>>> timeit('tuple(fizzbuzz.FizzBuzzIterator(10))', 'import fizzbuzz')
13.281935930252075
>>> timeit('tuple(fizzbuzz.fizz_buzz_generator(10))', 'import fizzbuzz')
7.619534015655518

根据 timeit，生成器函数比迭代器类快 1¾ 倍。

我的问题又来了:为什么这个 Fizz Buzz 生成器比这个 Fizz Buzz Iterator 类快得多？

Fizz Buzz 迭代器类

class FizzBuzzIterator:

    def __init__(self, low, high=None):
        if high is None:
            self.high = low
            self.current = 1
        else:
            self.high = high
            self.current = max(low, 1)

    def __iter__(self):
        return self

    def next(self):
        if self.current > self.high:
            raise StopIteration
        else:
            c = self.current
            self.current += 1
            if (c % 5 + c % 3) == 0:
                return 'FizzBuzz'
            elif c % 5 == 0:
                return 'Buzz'
            elif c % 3 == 0:
                return 'Fizz'
            else:
                return str(c)

Fizz Buzz 发生器函数

def fizz_buzz_generator(low, high=None):
    if high is None:
        high = low
        cur = 1
    else:
        cur = max(low, 1)
    while cur <= high:
        c = cur
        cur += 1
        if (c % 5 + c % 3) == 0:
            yield 'FizzBuzz'
        elif c % 5 == 0:
            yield 'Buzz'
        elif c % 3 == 0:
            yield 'Fizz'
        else:
            yield str(c)

Answer 1

因为显然，生成器的实现比迭代器更有效。

您的第一个解决方案具有以下有趣的特征:

1. 它使用对象。
2. 对于 n 个数字的迭代，调用了 3 + n 个方法并访问了 2 + 4·n 个属性，它们都是可能会导致操作缓慢。
3. 异常用于控制流程。

第二种解决方案不执行任何这些操作，而是 yield，这意味着语言运行时会执行繁重的工作。由于运行时通常用 C 语言实现，因此这比您的第一个解决方案的非常高级的代码优化得多。

接下来，您应该考虑您实际进行基准测试的内容。为了获得良好的基准，您应该选择不同的输入大小 n 并观察两种解决方案在不同规模下的比较情况。

• 对于非常小的n，我们预计初始化成本占主导地位。这与您的结果一致，因为执行函数调用比创建对象的成本更低。
• 对于较大的 n，我们期望算法的特征占主导地位。由于算法完全相同，因此图形应该具有相同的形状。但是每次迭代，第一个解决方案的成本要高得多(四个属性访问，一个方法调用)。这两个解决方案将是斜率略有不同的图形。每次迭代成本的确切关系只能通过为许多输入大小 n 获取包含许多时间的大型数据集，然后将函数拟合到该数据来评估。