perl - 在Perl中，while循环通常比for循环快吗？

Question

我做了一个小实验，如下所示，在Perl中，while循环比for循环快。但是由于实验还很粗糙，而且主题可能比看起来要复杂得多，所以我想听听您对此有何评论。
一如既往的感谢您的任何意见/建议:)

在以下两个小脚本中，我分别尝试了while和for循环来计算100,000的阶乘。带有while循环的循环花费了57分钟17秒，而for循环的等效过程则花费了1小时7分54秒。

具有while循环的脚本:

use strict;
use warnings;
use bigint;

my $now = time;

my $n = shift;
my $s = 1;

while(1){
$s *= $n;
$n--;
last if $n==2;
}

print $s*$n;
$now = time - $now;
printf("\n\nTotal running time: %02d:%02d:%02d\n\n", int($now / 3600),
            int(($now % 3600) / 60), int($now % 60));

具有for循环的脚本:

use strict;
use warnings;
use bigint;

my $now = time;

my $n =shift;
my $s=1;

for (my $i=2; $i<=$n;$i++) {
$s = $s*$i;
}

print $s;
$now = time - $now;
printf("\n\nTotal running time: %02d:%02d:%02d\n\n", int($now / 3600),
            int(($now % 3600) / 60), int($now % 60));

Answer 1

循环是不相等的，您主要是在破坏bigint包，它与for和while本身无关。

while循环使用“$s *= $i”表示法，而for循环使用“$s = $s * $i”表示法。
足以简单地证明它们并不相同。同样，一个循环开始计数。其他倒数。这会影响要相乘的数字。这是二阶效应-但不能完全忽略不计。

[更新:修改为仅显示代码的一个版本，并具有亚秒级的计时时间。有空间认为应该从时序计算中排除打印内容。但这会使事情变得更困惑，所以我没有打扰。我已经修复了先前版本中的错误:循环4与循环3相同-现在不是。我还对输出格式进行了调整(尽管可以改进亚秒级的处理-读者的一项练习)，并且有更好的“进度报告”。]

在Mac Mini(Snow Leopard 10.6.2)上的计时结果为:

Count up   $s *= $i:      00:00:12.663337
Count up   $s  = $s * $i: 00:00:20.686111
Count down $s *= $i:      00:00:14.201797
Count down $s  = $s * $i: 00:00:23.269874

剧本:

use Time::HiRes qw(gettimeofday);
use strict;
use warnings;
use bigint;
use constant factorial_of => 13000;

sub delta_t
{
    my($tag, $t1, $t2) = @_;
    my($d) = int($t2 - $t1);
    my($f) = ($t2 - $t1) - $d;
    my($s) = sprintf("%.6f", $f);
    $s =~ s/^0//;
    printf "%-25s %02d:%02d:%02d%s\n",
           $tag, int($d/3600), int(($d % 3600) / 60), int($d % 60), $s;
}

my $t1 = gettimeofday;

{
    my $n = factorial_of;
    my $s = 1;
    for (my $i = 2; $i <= $n; $i++)
    {
        $s *= $i;
    }
    print "$s\n: Loop 1\n";
}

my $t2 = gettimeofday;
delta_t('Count up   $s *= $i:',      $t1, $t2);

{
    my $n = factorial_of;
    my $s = 1;
    for (my $i = 2; $i <= $n; $i++)
    {
        $s = $s * $i;
    }
    print "$s\n: Loop 2\n";
}

my $t3 = gettimeofday;
delta_t('Count up   $s *= $i:',      $t1, $t2);
delta_t('Count up   $s  = $s * $i:', $t2, $t3);

{
    my $n = factorial_of;
    my $s = 1;
    for (my $i = $n; $i > 1; $i--)
    {
        $s *= $i;
    }
    print "$s\n: Loop 3\n";
}

my $t4 = gettimeofday;
delta_t('Count up   $s *= $i:',      $t1, $t2);
delta_t('Count up   $s  = $s * $i:', $t2, $t3);
delta_t('Count down $s *= $i:',      $t3, $t4);

{
    my $n = factorial_of;
    my $s = 1;
    for (my $i = $n; $i > 1; $i--)
    {
        $s = $s * $i;
    }
    print "$s\n: Loop 4\n";
}

my $t5 = gettimeofday;
delta_t('Count up   $s *= $i:',      $t1, $t2);
delta_t('Count up   $s  = $s * $i:', $t2, $t3);
delta_t('Count down $s *= $i:',      $t3, $t4);
delta_t('Count down $s  = $s * $i:', $t4, $t5);

这是上面代码的紧凑版本，可以扩展为测试“while”循环以及“for”循环。它还处理大多数时序问题。 (对我而言)唯一不理想的事情是它使用了几个全局变量，并且我略微压缩了代码引用中的代码，以使它们都适合一行而没有触发滚动条(无论如何，在我的显示器上)。显然，通过做更多的工作，可以将测试包装到一个数组中，这样就可以迭代地进行测试-遍历整个数组的循环，对数组中的信息运行计时器功能。等等...这是SMOP-编程的简单问题。 (它打印阶乘的MD5哈希值，而不是阶乘本身，因为它可以比较结果，等等。它确实指出了一些错误，因为我在重构上面的代码。是的，MD5不安全-但我并没有将其用于安全性；只是为了发现意外更改。)

use Time::HiRes qw(gettimeofday);
use Digest::MD5 qw(md5_hex);
use strict;
use warnings;
use bigint;
use constant factorial_of => 13000;

my ($s, $i);

my $l1 = sub {my($n) = @_; for ($i = 2;  $i <= $n; $i++) { $s *= $i;     }};
my $l2 = sub {my($n) = @_; for ($i = 2;  $i <= $n; $i++) { $s = $s * $i; }};
my $l3 = sub {my($n) = @_; for ($i = $n; $i > 1;   $i--) { $s *= $i;     }};
my $l4 = sub {my($n) = @_; for ($i = $n; $i > 1;   $i--) { $s = $s * $i; }};
my $l5 = sub {my($n) = @_; $i = 2;  while ($i <= $n) { $s *= $i;     $i++; }};
my $l6 = sub {my($n) = @_; $i = 2;  while ($i <= $n) { $s = $s * $i; $i++; }};
my $l7 = sub {my($n) = @_; $i = $n; while ($i > 1)   { $s *= $i;     $i--; }};
my $l8 = sub {my($n) = @_; $i = $n; while ($i > 1)   { $s = $s * $i; $i--; }};

sub timer
{
    my($n, $code, $tag) = @_;
    my $t1 = gettimeofday;
    $s = 1;
    &$code(factorial_of);
    my $t2 = gettimeofday;
    my $md5 = md5_hex($s);
    printf "Loop %d: %-33s %09.6f (%s)\n", $n, $tag, $t2 - $t1, $md5;
}

my $count = 1;
timer($count++, $l1, 'for   - Count up   $s *= $i:');
timer($count++, $l2, 'for   - Count up   $s  = $s * $i:');
timer($count++, $l3, 'for   - Count down $s *= $i:');
timer($count++, $l4, 'for   - Count down $s  = $s * $i:');
timer($count++, $l5, 'while - Count up   $s *= $i:');
timer($count++, $l6, 'while - Count up   $s  = $s * $i:');
timer($count++, $l7, 'while - Count down $s *= $i:');
timer($count++, $l8, 'while - Count down $s  = $s * $i:');

示例输出(压缩MD5校验和以避免换行-完整值为 584b3ab832577fd1390970043efc0ec8):

Loop 1: for   - Count up   $s *= $i:      12.853630 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 2: for   - Count up   $s  = $s * $i: 20.854735 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 3: for   - Count down $s *= $i:      14.798155 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 4: for   - Count down $s  = $s * $i: 23.699913 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 5: while - Count up   $s *= $i:      12.972428 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 6: while - Count up   $s  = $s * $i: 21.192956 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 7: while - Count down $s *= $i:      14.555620 (584b3ab8...3efc0ec8)
Loop 8: while - Count down $s  = $s * $i: 23.790795 (584b3ab8...3efc0ec8)

我一直都认为“while”循环比相应的“for”循环要少(<1％)，但是我对此没有很好的解释。