python-2.7 - 获得叉积的最快方法

Question

看起来显式计算向量数组的叉积比使用 np.cross 快得多。 .我已经尝试过 vector-first 和 vector-last，它似乎没有什么区别，尽管这是在对类似 question 的回答中提出的。 .是我用错了，还是速度变慢了？

在笔记本电脑上，每个交叉产品的显式计算似乎需要大约 60ns。这是〜大约〜一样快吗？在这种情况下，似乎没有任何理由去 Cython 或 PyPy 或写一个特殊的 ufunc然而。

我也看到了使用 einsum 的引用资料，但我真的不明白如何使用它，并且怀疑它不是更快。

a = np.random.random(size=300000).reshape(100000,3) # vector last
b = np.random.random(size=300000).reshape(100000,3)
c, d = a.swapaxes(0, 1),  b.swapaxes(0, 1)          # vector first

def npcross_vlast():        return np.cross(a, b)
def npcross_vfirst():       return np.cross(c, d, axisa=0, axisb=0)
def npcross_vfirst_axisc(): return np.cross(c, d, axisa=0, axisb=0, axisc=0)
def explicitcross_vlast():
    e = np.zeros_like(a)
    e[:,0] = a[:,1]*b[:,2] - a[:,2]*b[:,1]
    e[:,1] = a[:,2]*b[:,0] - a[:,0]*b[:,2]
    e[:,2] = a[:,0]*b[:,1] - a[:,1]*b[:,0]
    return e
def explicitcross_vfirst():
    e = np.zeros_like(c)
    e[0,:] = c[1,:]*d[2,:] - c[2,:]*d[1,:]
    e[1,:] = c[2,:]*d[0,:] - c[0,:]*d[2,:]
    e[2,:] = c[0,:]*d[1,:] - c[1,:]*d[0,:]
    return e
print "explicit"
print timeit.timeit(explicitcross_vlast,  number=10)
print timeit.timeit(explicitcross_vfirst, number=10)
print "np.cross"
print timeit.timeit(npcross_vlast,        number=10)
print timeit.timeit(npcross_vfirst,       number=10)
print timeit.timeit(npcross_vfirst_axisc, number=10)
print all([npcross_vlast()[7,i] == npcross_vfirst()[7,i] ==
           npcross_vfirst_axisc()[i,7] == explicitcross_vlast()[7,i] ==
           explicitcross_vfirst()[i,7] for i in range(3)]) # check one

explicit
0.0582590103149
0.0560920238495
np.cross
0.399816989899
0.412983894348
0.411231040955
True

Answer 1

np.cross的性能在1.9.x中显着改善numpy 的释放。

%timeit explicitcross_vlast()
%timeit explicitcross_vfirst()
%timeit npcross_vlast()
%timeit npcross_vfirst()
%timeit npcross_vfirst_axisc() 

这些是我获得的时间 1.8.0

100 loops, best of 3: 4.47 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.41 ms per loop
10 loops, best of 3: 29.1 ms per loop
10 loops, best of 3: 29.3 ms per loop
10 loops, best of 3: 30.6 ms per loop

这些是 1.9.0 的时间安排:

100 loops, best of 3: 4.62 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.19 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.05 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.09 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.24 ms per loop

我怀疑加速是由合并请求引入的 #4338 .