Matlab:for 循环向量。奇怪的速度行为？

Question

我在 matlab 上玩了一下 for 循环，我知道通常可以避免它们，在这种情况下，速度要快得多。但是如果我真的想遍历向量 V 的所有元素，我做了那个小测试:

n=50000000;
V =1:n;

s1 = 0;
tic
for x=V
    s1 = s1+x;
end
toc

s2 = 0;
tic
for ind=1:numel(V)
    s2 = s2+V(ind);
end
toc

s1 和 s2 相等(正常)，但第一个循环需要 24.63 秒，第二个循环只需要 0.48 秒。

我对这些数字感到有点惊讶。它是已知的吗？有没有人有任何解释？

Answer 1

这可能是由内存分配引起的。案例1中的陈述，

for x=V

必须创建 V 的副本。我们为什么知道？如果您在循环中修改 V，x 将不会受到影响:它仍将运行原始 V 值。

另一方面，案例2中的陈述，

for ind=1:numel(V)

实际上并不创建向量1:numel(V)。来自帮助，

Long loops are more memory efficient when the colon expression appears in the for statement since the index vector is never created.

不需要分配内存这一事实可能至少部分地解释了速度的提高。

为了对此进行测试，让我们将 for ind=1:numel(V) 更改为 for ind=[1:numel(V)]。这将强制创建向量 1:numel(V)。那么运行时间应该与情况 1 相似，或者确实更大一些，因为我们仍然需要使用 V(ind) 索引到 V。

这些是我电脑上的运行时间:

% Case 1
n=50000000;
V =1:n;
s1 = 0;
tic
for x=V
    s1 = s1+x;
end
toc

% Case 2
s2 = 0;
tic
for ind=1:numel(V)
    s2 = s2+V(ind);
end
toc

% Case 3
s3 = 0;
tic
for ind=[1:numel(V)]
    s3 = s3+V(ind);
end
toc

结果:

Elapsed time is 0.610825 seconds.
Elapsed time is 0.182983 seconds.
Elapsed time is 0.831321 seconds.