python - 速度较慢的 numpy.argmax/argmin 的更快替代品

Question

我在 Python 中使用了很多 argmin 和 argmax。

不幸的是，这个功能很慢。

我四处搜索了一下，我能找到的最好的在这里:

http://lemire.me/blog/archives/2008/12/17/fast-argmax-in-python/

def fastest_argmax(array):
    array = list( array )
    return array.index(max(array))

不幸的是，这个解决方案仍然只有 np.max 的一半快，我想我应该能够找到与 np.max 一样快的东西。

x = np.random.randn(10)
%timeit np.argmax( x )
10000 loops, best of 3: 21.8 us per loop

%timeit fastest_argmax( x )    
10000 loops, best of 3: 20.8 us per loop

请注意，我将其应用于 Pandas DataFrame Groupby

例如

%timeit grp2[ 'ODDS' ].agg( [ fastest_argmax ] )
100 loops, best of 3: 8.8 ms per loop

%timeit grp2[ 'ODDS' ].agg( [ np.argmax ] )
100 loops, best of 3: 11.6 ms per loop

grp2[ 'ODDS' ].head() 看起来像这样:

EVENT_ID   SELECTION_ID        
104601100  4367029       682508    3.05
                         682509    3.15
                         682510    3.25
                         682511    3.35
           5319660       682512    2.04
                         682513    2.08
                         682514    2.10
                         682515    2.12
                         682516    2.14
           5510310       682520    4.10
                         682521    4.40
                         682522    4.50
                         682523    4.80
                         682524    5.30
           5559264       682526    5.00
                         682527    5.30
                         682528    5.40
                         682529    5.50
                         682530    5.60
           5585869       682533    1.96
                         682534    1.97
                         682535    1.98
                         682536    2.02
                         682537    2.04
           6064546       682540    3.00
                         682541    2.74
                         682542    2.76
                         682543    2.96
                         682544    3.05
104601200  4916112       682548    2.64
                         682549    2.68
                         682550    2.70
                         682551    2.72
                         682552    2.74
           5315859       682557    2.90
                         682558    2.92
                         682559    3.05
                         682560    3.10
                         682561    3.15
           5356995       682564    2.42
                         682565    2.44
                         682566    2.48
                         682567    2.50
                         682568    2.52
           5465225       682573    1.85
                         682574    1.89
                         682575    1.91
                         682576    1.93
                         682577    1.94
           5773661       682588    5.00
                         682589    4.40
                         682590    4.90
                         682591    5.10
           6013187       682592    5.00
                         682593    4.20
                         682594    4.30
                         682595    4.40
                         682596    4.60
104606300  2489827       683438    4.00
                         683439    3.90
                         683440    3.95
                         683441    4.30
                         683442    4.40
           3602724       683446    2.16
                         683447    2.32
Name: ODDS, Length: 65, dtype: float64

Answer 1

事实证明，np.argmax 非常快，但 仅 原生 numpy 数组。国外的数据，几乎所有的时间都花在了转换上:

In [194]: print platform.architecture()
('64bit', 'WindowsPE')

In [5]: x = np.random.rand(10000)
In [57]: l=list(x)
In [123]: timeit numpy.argmax(x)
100000 loops, best of 3: 6.55 us per loop
In [122]: timeit numpy.argmax(l)
1000 loops, best of 3: 729 us per loop
In [134]: timeit numpy.array(l)
1000 loops, best of 3: 716 us per loop

我称您的函数“效率低下”，因为它首先将所有内容转换为列表，然后迭代 2 次(实际上是 3 次迭代 + 列表构造)。

我打算建议像这样只迭代一次的东西:

def imax(seq):
    it=iter(seq)
    im=0
    try: m=it.next()
    except StopIteration: raise ValueError("the sequence is empty")
    for i,e in enumerate(it,start=1):
        if e>m:
            m=e
            im=i
    return im

但是，事实证明您的版本更快，因为它迭代了很多次，但它是用 C 代码而不是 Python 代码完成的。 C 就是快得多 - 即使考虑到转换也花费了大量时间这一事实:

In [158]: timeit imax(x)
1000 loops, best of 3: 883 us per loop
In [159]: timeit fastest_argmax(x)
1000 loops, best of 3: 575 us per loop

In [174]: timeit list(x)
1000 loops, best of 3: 316 us per loop
In [175]: timeit max(l)
1000 loops, best of 3: 256 us per loop
In [181]: timeit l.index(0.99991619010758348)  #the greatest number in my case, at index 92
100000 loops, best of 3: 2.69 us per loop

因此，进一步加快速度的关键知识是了解序列中数据的原生格式(例如，您是否可以省略转换步骤或使用/编写该格式的其他原生功能)。

顺便说一句，您可能会通过使用 aggregate(max_fn) 而不是 agg([max_fn]) 获得一些加速。