performance - F#:从seq中删除重复项很慢

Question

我正在尝试编写一个函数，该函数从seq<'a>中剔除由给定的相等函数确定的连续重复项，但有一点曲折:我需要重复运行中的最后一个重复项，以使其成为结果序列。例如，如果我有一个序列[("a", 1); ("b", 2); ("b", 3); ("b", 4); ("c", 5)]，并且我正在使用fun ((x1, y1),(x2, y2)) -> x1=x2检查是否相等，那么我想查看的结果是[("a", 1); ("b", 4); ("c", 5)]。此函数的要点是，我要输入数据点，有时数据点合法地具有相同的时间戳，但是我只关心最新的时间戳，因此我想丢弃具有相同时间戳的前面的时间戳。我实现的功能如下:

let rec dedupeTakingLast equalityFn prev s = seq {
     match ( Seq.isEmpty s ) with
     | true -> match prev with 
                 | None -> yield! s
                 | Some value -> yield value
     | false ->
         match prev with 
         | None -> yield! dedupeTakingLast equalityFn (Some (Seq.head s)) (Seq.tail s) 
         | Some prevValue -> 
             if not (equalityFn(prevValue, (Seq.head s))) then 
                 yield prevValue
             yield! dedupeTakingLast equalityFn (Some (Seq.head s)) (Seq.tail s)
}

就实际完成这项工作而言，它的工作原理是:

> [("a", 1); ("b", 2); ("b", 3); ("b", 4); ("c", 5)] 
  |> dedupeTakingLast (fun ((x1, y1),(x2, y2)) -> x1=x2) None 
  |> List.ofSeq;;
val it : (string * int) list = [("a", 1); ("b", 4); ("c", 5)]

但是，就性能而言，这是一场灾难:

> #time
List.init 1000 (fun _ -> 1) 
|> dedupeTakingLast (fun (x,y) -> x = y) None 
|> List.ofSeq
#time;;    
--> Timing now on    
Real: 00:00:09.958, CPU: 00:00:10.046, GC gen0: 54, gen1: 1, gen2: 1
val it : int list = [1]    
--> Timing now off

显然，我在这里做的事情很愚蠢，但是我看不到它是什么。性能影响从何而来？我意识到有更好的实现，但是我特别想了解为什么这种实现如此缓慢。

编辑:仅供引用，设法以仅依赖 Seq.函数的功能风格获得了不错的实现。性能还可以，使用下面的使用迭代器的 @gradbot 所花费的命令式实现时间大约是其1.6倍。问题的根源似乎是在我最初的尝试中在递归调用中使用 Seq.head和 Seq.tail。

let dedupeTakingLastSeq equalityFn s = 
    s 
    |> Seq.map Some
    |> fun x -> Seq.append x [None]
    |> Seq.pairwise
    |> Seq.map (fun (x,y) -> 
            match (x,y) with 
            | (Some a, Some b) -> (if (equalityFn a b) then None else Some a)  
            | (_,None) -> x
            | _ -> None )
    |> Seq.choose id

Answer 1

性能问题来自对Seq.tail的嵌套调用。这是Seq.tail的源代码

[<CompiledName("Tail")>]
let tail (source: seq<'T>) =
    checkNonNull "source" source
    seq { use e = source.GetEnumerator() 
          if not (e.MoveNext()) then 
              invalidArg "source" (SR.GetString(SR.notEnoughElements))
          while e.MoveNext() do
              yield e.Current }

如果调用 Seq.tail(Seq.tail(Seq.tail(...)))，则编译器无法优化 GetEnumerator()创建的枚举数。后续返回的元素必须遍历每个嵌套序列和枚举器。这导致每个返回的元素必须在所有先前创建的序列中冒泡，并且所有这些序列也必须增加其内部状态。最终结果是运行时间为O(n ^ 2)而不是线性O(n)。

不幸的是，目前尚无方法以F#的功能样式来表示它。您可以使用列表(x::xs)，但不能使用序列。在该语言获得更好的序列 native 支持之前，请不要在递归函数中使用Seq.tail。

使用单个枚举器将解决性能问题。

let RemoveDuplicatesKeepLast equals (items:seq<_>) =
    seq {
        use e = items.GetEnumerator()

        if e.MoveNext() then
            let mutable previous = e.Current

            while e.MoveNext() do
                if not (previous |> equals e.Current) then 
                    yield previous
                previous <- e.Current

            yield previous
    }

let test = [("a", 1); ("b", 2); ("b", 3); ("b", 4); ("c", 5)]
let FirstEqual a b = fst a = fst b

RemoveDuplicatesKeepLast FirstEqual test
|> printf "%A"

// output
// seq [("a", 1); ("b", 4); ("c", 5)]

此答案的第一个版本具有上述代码的递归版本，没有任何突变。