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我有一个函数来计算 log gamma function我正在用 numba.njit
装饰.
import numpy as np
from numpy import log
from scipy.special import gammaln
from numba import njit
coefs = np.array([
57.1562356658629235, -59.5979603554754912,
14.1360979747417471, -0.491913816097620199,
.339946499848118887e-4, .465236289270485756e-4,
-.983744753048795646e-4, .158088703224912494e-3,
-.210264441724104883e-3, .217439618115212643e-3,
-.164318106536763890e-3, .844182239838527433e-4,
-.261908384015814087e-4, .368991826595316234e-5
])
@njit(fastmath=True)
def gammaln_nr(z):
"""Numerical Recipes 6.1"""
y = z
tmp = z + 5.24218750000000000
tmp = (z + 0.5) * log(tmp) - tmp
ser = np.ones_like(y) * 0.999999999999997092
n = coefs.shape[0]
for j in range(n):
y = y + 1
ser = ser + coefs[j] / y
out = tmp + log(2.5066282746310005 * ser / z)
return out
当我对大型数组使用 gammaln_nr
时,比如说 np.linspace(0.001, 100, 10**7)
,我的运行时间大约是 7 倍比 scipy 慢(参见下面附录中的代码)。但是,如果我为任何单个值运行,我的 numba 函数总是快 2 倍左右。这是怎么回事?
z = 11.67
%timeit gammaln_nr(z)
%timeit gammaln(z)
>>> 470 ns ± 29.1 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)
>>> 1.22 µs ± 28.3 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)
我的直觉是,如果我的函数对于一个值更快,那么它对于一组值也应该更快。当然,情况可能并非如此,因为我不知道 numba 是否正在使用 SIMD 指令或某种其他类型的矢量化,而 scipy 可能是。
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
n_trials = 8
scipy_times = np.zeros(n_trials)
fastats_times = np.zeros(n_trials)
for i in range(n_trials):
zs = np.linspace(0.001, 100, 10**i) # evaluate gammaln over this range
# dont take first timing - this is just compilation
start = time.time()
gammaln_nr(zs)
end = time.time()
start = time.time()
gammaln_nr(zs)
end = time.time()
fastats_times[i] = end - start
start = time.time()
gammaln(zs)
end = time.time()
scipy_times[i] = end - start
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12,8))
sns.lineplot(np.logspace(0, n_trials-1, n_trials), fastats_times, label="numba");
sns.lineplot(np.logspace(0, n_trials-1, n_trials), scipy_times, label="scipy");
ax.set(xscale="log");
ax.set_xlabel("Array Size", fontsize=15);
ax.set_ylabel("Execution Time (s)", fontsize=15);
ax.set_title("Execution Time of Log Gamma");
最佳答案
重新实现一些常用函数可能需要相当多的工作,不仅要达到性能,还要获得明确定义的精度级别。所以直接的方法就是简单地 wrap a working implementation .
如果是 gammaln
scipy- 调用 C-implemntation的这个功能。因此,scipy 实现的速度还取决于编译器和编译 scipy 依赖项时使用的编译器标志。
同样不足为奇的是,一个值的性能结果可能与较大数组的结果有很大差异。在第一种情况下,调用开销(包括类型转换、输入检查等)占主导地位,在第二种情况下,实现变得越来越重要。
改进您的实现
代码
import numpy as np
from numpy import log
from scipy.special import gammaln
from numba import njit
import numba as nb
@njit(fastmath=True,error_model='numpy')
def gammaln_nr(z):
"""Numerical Recipes 6.1"""
#Don't use global variables.. (They only can be changed if you recompile the function)
coefs = np.array([
57.1562356658629235, -59.5979603554754912,
14.1360979747417471, -0.491913816097620199,
.339946499848118887e-4, .465236289270485756e-4,
-.983744753048795646e-4, .158088703224912494e-3,
-.210264441724104883e-3, .217439618115212643e-3,
-.164318106536763890e-3, .844182239838527433e-4,
-.261908384015814087e-4, .368991826595316234e-5])
out=np.empty(z.shape[0])
for i in range(z.shape[0]):
y = z[i]
tmp = z[i] + 5.24218750000000000
tmp = (z[i] + 0.5) * np.log(tmp) - tmp
ser = 0.999999999999997092
n = coefs.shape[0]
for j in range(n):
y = y + 1.
ser = ser + coefs[j] / y
out[i] = tmp + log(2.5066282746310005 * ser / z[i])
return out
@njit(fastmath=True,error_model='numpy',parallel=True)
def gammaln_nr_p(z):
"""Numerical Recipes 6.1"""
#Don't use global variables.. (They only can be changed if you recompile the function)
coefs = np.array([
57.1562356658629235, -59.5979603554754912,
14.1360979747417471, -0.491913816097620199,
.339946499848118887e-4, .465236289270485756e-4,
-.983744753048795646e-4, .158088703224912494e-3,
-.210264441724104883e-3, .217439618115212643e-3,
-.164318106536763890e-3, .844182239838527433e-4,
-.261908384015814087e-4, .368991826595316234e-5])
out=np.empty(z.shape[0])
for i in nb.prange(z.shape[0]):
y = z[i]
tmp = z[i] + 5.24218750000000000
tmp = (z[i] + 0.5) * np.log(tmp) - tmp
ser = 0.999999999999997092
n = coefs.shape[0]
for j in range(n):
y = y + 1.
ser = ser + coefs[j] / y
out[i] = tmp + log(2.5066282746310005 * ser / z[i])
return out
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
import time
n_trials = 8
scipy_times = np.zeros(n_trials)
fastats_times = np.zeros(n_trials)
fastats_times_p = np.zeros(n_trials)
for i in range(n_trials):
zs = np.linspace(0.001, 100, 10**i) # evaluate gammaln over this range
# dont take first timing - this is just compilation
start = time.time()
arr_1=gammaln_nr(zs)
end = time.time()
start = time.time()
arr_1=gammaln_nr(zs)
end = time.time()
fastats_times[i] = end - start
start = time.time()
arr_3=gammaln_nr_p(zs)
end = time.time()
fastats_times_p[i] = end - start
start = time.time()
start = time.time()
arr_3=gammaln_nr_p(zs)
end = time.time()
fastats_times_p[i] = end - start
start = time.time()
arr_2=gammaln(zs)
end = time.time()
scipy_times[i] = end - start
print(np.allclose(arr_1,arr_2))
print(np.allclose(arr_1,arr_3))
fig, ax = plt.subplots(figsize=(12,8))
sns.lineplot(np.logspace(0, n_trials-1, n_trials), fastats_times, label="numba");
sns.lineplot(np.logspace(0, n_trials-1, n_trials), fastats_times_p, label="numba_parallel");
sns.lineplot(np.logspace(0, n_trials-1, n_trials), scipy_times, label="scipy");
ax.set(xscale="log");
ax.set_xlabel("Array Size", fontsize=15);
ax.set_ylabel("Execution Time (s)", fontsize=15);
ax.set_title("Execution Time of Log Gamma");
fig.show()
关于python - 为什么这个 log gamma numba 函数对于大型数组比 scipy 慢,但对于单个值更快?,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/55048299/
C语言sscanf()函数:从字符串中读取指定格式的数据 头文件: ?
最近,我有一个关于工作预评估的问题,即使查询了每个功能的工作原理,我也不知道如何解决。这是一个伪代码。 下面是一个名为foo()的函数,该函数将被传递一个值并返回一个值。如果将以下值传递给foo函数,
CStr 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 String 子类型的 Variant。 CStr(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CSng 函数 返回表达式,该表达式已被转换为 Single 子类型的 Variant。 CSng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
CreateObject 函数 创建并返回对 Automation 对象的引用。 CreateObject(servername.typename [, location]) 参数 serv
Cos 函数 返回某个角的余弦值。 Cos(number) number 参数可以是任何将某个角表示为弧度的有效数值表达式。 说明 Cos 函数取某个角并返回直角三角形两边的比值。此比值是
CLng 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Long 子类型的 Variant。 CLng(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可以使
CInt 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Integer 子类型的 Variant。 CInt(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可
Chr 函数 返回与指定的 ANSI 字符代码相对应的字符。 Chr(charcode) charcode 参数是可以标识字符的数字。 说明 从 0 到 31 的数字表示标准的不可打印的
CDbl 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Double 子类型的 Variant。 CDbl(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,您可
CDate 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Date 子类型的 Variant。 CDate(date) date 参数是任意有效的日期表达式。 说明 IsDate 函数用于判断 d
CCur 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Currency 子类型的 Variant。 CCur(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,
CByte 函数 返回表达式,此表达式已被转换为 Byte 子类型的 Variant。 CByte(expression) expression 参数是任意有效的表达式。 说明 通常,可以
CBool 函数 返回表达式,此表达式已转换为 Boolean 子类型的 Variant。 CBool(expression) expression 是任意有效的表达式。 说明 如果 ex
Atn 函数 返回数值的反正切值。 Atn(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。 说明 Atn 函数计算直角三角形两个边的比值 (number) 并返回对应角的弧
Asc 函数 返回与字符串的第一个字母对应的 ANSI 字符代码。 Asc(string) string 参数是任意有效的字符串表达式。如果 string 参数未包含字符,则将发生运行时错误。
Array 函数 返回包含数组的 Variant。 Array(arglist) arglist 参数是赋给包含在 Variant 中的数组元素的值的列表(用逗号分隔)。如果没有指定此参数,则
Abs 函数 返回数字的绝对值。 Abs(number) number 参数可以是任意有效的数值表达式。如果 number 包含 Null,则返回 Null;如果是未初始化变量,则返回 0。
FormatPercent 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为尾随有 % 符号的百分比(乘以 100 )。 FormatPercent(expression[,NumDigitsAfterD
FormatNumber 函数 返回表达式,此表达式已被格式化为数值。 FormatNumber( expression [,NumDigitsAfterDecimal [,Inc
我是一名优秀的程序员,十分优秀!