python - 如何在 python 中提高睡眠/暂停时间的准确性？

问题描述

我进行了一个实验来比较 python 和 C++ 中的睡眠/暂停时间准确性

实验总结：

在 1000000 次迭代的循环中，每次迭代睡眠 1 微秒。

预期持续时间： 1.000000 秒（对于 100% 准确的程序）

在蟒蛇中：

import pause
import datetime

start = time.time()
dt = datetime.datetime.now()
for i in range(1000000):
    dt += datetime.timedelta(microseconds=1)
    pause.until(dt)
end = time.time()
print(end - start)

预期： 1.000000 秒，实际（大约）： 2.603796

在 C++ 中：

#include <iostream>
#include <chrono>
#include <thread>

using namespace std;

using usec = std::chrono::microseconds;
using datetime = chrono::_V2::steady_clock::time_point;
using clk = chrono::_V2::steady_clock;

int main()
{
    datetime dt;
    usec timedelta = static_cast<usec>(1);

    dt = clk::now();

    const auto start = dt;

    for(int i=0; i < 1000000; ++i) {
        dt += timedelta;
        this_thread::sleep_until(dt);
    }

    const auto end = clk::now();

    chrono::duration<double> elapsed_seconds = end - start;

    cout << elapsed_seconds.count();

    return 0;
}

预期： 1.000000 秒，实际（大约）： 1.000040

很明显C++要准确得多，但是我正在用python开发一个项目，需要提高准确性。有任何想法吗？

PS如果你建议另一个python库/技术也没关系，只要它更准确:)

标签： pythonc++python-3.xsleepsystem-clock

解决方案

问题不仅在于python的睡眠定时器不准确，而且循环的每个部分都需要一些时间。

您的原始代码在我的系统上的运行时间约为 1.9528656005859375。

如果我只运行这部分代码而不进行任何睡眠：

for i in range(100000):
   dt += datetime.timedelta(microseconds=1)

那么该循环所需的时间已经是 ~0.45999741554260254。

如果我只跑

for i in range(1000000):
   pause.milliseconds(0)

那么代码的运行时间是~0.5583224296569824。

始终使用相同的日期：

dt = datetime.datetime.now()
for i in range(1000000):
    pause.until(dt)

运行时间约为 1.326077938079834

如果您对时间戳执行相同操作：

dt = datetime.datetime.now()
ts = dt.timestamp()
for i in range(1000000):
    pause.until(ts)

然后运行时更改为 ~0.36722803115844727

如果您将时间戳增加一微秒：

dt = datetime.datetime.now()
ts = dt.timestamp()
for i in range(1000000):
    ts += 0.000001
    pause.until(ts)

然后你得到〜0.9536933898925781的运行时间

它小于 1 是由于浮点不准确，print(ts-dt.timestamp())在循环之后添加将显示 ~0.95367431640625，因此暂停持续时间本身是正确的，但ts += 0.000001正在累积错误。

如果您计算您的迭代次数并添加iterationCount/1000000到开始时间，您将获得最佳结果：

dt = datetime.datetime.now()
ts = dt.timestamp()
for i in range(1000000):
    pause.until(ts+i/1000000)

这将导致〜1.000023365020752

所以在我的情况下，pause它本身已经允许小于 1 微秒的精度。问题实际上出在和datetime都需要的部分。datetime.timedeltasleep_until