python-3.x - 有没有办法加快这个功能？

Question

我正在比较这个 F# 函数的性能:

let e28 N =                               
  seq {for i in 2L..2L..N do for j in 1..4 -> i} |> Seq.scan (+) 1L |> Seq.sum  

使用 Python 3.3 等效项:

def e28a(N = 100000):
    diagNumber = 1                             
    sum        = diagNumber                
    for width in range(2, N+1, 2):
        for j in range(4):          
            diagNumber += width             
            sum        += diagNumber            
    return sum

import itertools as it
def e28b(N = 100000):
    return sum(it.accumulate(it.chain([1], (i for i in range(2, N+1, 2) for j in range(4)))))    

import numpy as np
def e28c(N = 100000):
    return np.sum(np.cumsum(np.fromiter(chain([1], (i for i in range(2, N+1, 2) for j in range(4))), np.int64)))

我在 Windows 7 上获得 64 位 CPython 3.3.1 的性能比 C++ 慢 574 倍。以下是 N = 100000 的时间:

e28:23ms； e28a:48.4ms； e28b:49.7ms； e28c:40.2ms； C++ 版本:0.07ms

在不改变底层算法的情况下优化 Python 代码是否有一个容易实现的目标？

Answer 1

F# 版本可以通过切换到程序化、可变的方法(比如你的 python e28a)来加速约 10 倍。当“有效载荷操作”(在这种情况下，只是 +)如此微不足道时，组合器的使用最终会增加相对显着的开销。作为旁注，Seq.sum使用检查算法，这也增加了一些开销。

F# 的好处之一是，如果需要性能关键的热路径，您可以回退到过程/可变样式。

let e28_original N =
  seq {
    for i in 2UL..2UL..N do 
        for j in 1..4 do
            yield i
  }
  |> Seq.scan (+) 1UL
  |> Seq.sum

let e28_mutable N = 
  let mutable sum = 1UL
  let mutable total = sum                            
  for i in 2UL..2UL..N do 
      for j in 1..4 do
         sum <- sum + i
         total <- total + sum
  total

let time f =
    f () |> ignore // allow for warmup / JIT
    let sw = System.Diagnostics.Stopwatch.StartNew()
    let result = f ()
    sw.Stop()
    printfn "Result: %A Elapsed: %A" result sw.Elapsed

time (fun _ -> e28_original 100000UL)
time (fun _ -> e28_mutable 100000UL)

结果

Result: 666691667100001UL Elapsed: 00:00:00.0429414
Result: 666691667100001UL Elapsed: 00:00:00.0034971