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c++ - 加速一个长的 python 代码，该代码被证明只是因为一个块而很慢

问题描述

我们有一个巨大的空间体积，充满了许多具有已知质量阵列（'HI_mass'）、3d 位置（'HI_position'）和一些有趣的分数（'HI_fraction'）的粒子（~ 10^8）。此卷中还有一些具有不同但已知的质量数组（'mass_data'）、位置（'position_data'）和大小（'radius_data'）的假想球体（~10^3）。

我们希望将每个假想球体中的所有气体粒子（对气体质量有部分贡献）相加，以得出上述每个假想球体的“gas_mass”。一旦我们为每个球体获得了这个质量，然后我们计算一些称为“sigma_HI”的量。如果这个数量高于某个阈值，那么我们会以 {id:mass} 字典的形式跟踪该球体的单个质量，以便稍后将其用于进一步计算。第三个块永远在整个代码的上下文中运行，这很长并且不包括在内；我只复制了被证明很慢的那部分代码。

import numpy as np

enclosing_circles_gas = {}
#info of imaginary spheres where *_data are stored arrays based on some random (otherwise positive integer) ids
for id, position, radius, mass zip(id_data, position_data, radius_data, mass_data):  

    if (mass >= low_mass_cutoff):
        for i in np.where(HI_fraction > 0):                            # HI_fraction is a 1d array
            gas_mass = 0
            if (np.linalg.norm(HI_position[i] - position) <= radius):  # HI_position and position: 3d array of particles and single sphere vector
                gas_mass += HI_mass[i]*HI_fraction[i]                  # HI_mass and HI_fraction are 1d arrays of particles and their fractions
            if (gas_mass/mass >= 1.0e-6):
                enclosing_circles_gas[id] = float('{:.4f}'.format(mass))

我的问题是：如何使用 C++ 在 python 中转换这个非常慢的块来加速整个代码？

我尝试过的事情：将嵌套循环更改为列表理解（但这仍然很慢）

if (mass >= low_mass_cutoff):
        gas_mass = sum( HI_mass[i]*HI_fraction[i] for i in np.where(HI_fraction > 0)[0] if (np.linalg.norm(HI_position[i] - position) <= radius))
        if (gas_mass/mass >= 1.0e-6):
            enclosing_circles_gas[id] = float('{:.4f}'.format(mass))

标签： c++python-3.xperformancenumpy

解决方案

您应该找到一种方法来记录循环各个部分的时间。但是，如果是字符串到字符串的双倍转换，那么以下从数字中截断数字而不是正确舍入的方法呢？

import math

def trunc_digits(x, digits):
    d = math.log10(abs(x)) - digits
    d = int(math.ceil(d))
    d = math.pow(10, d)
    m = math.fmod(x, d)
    x = x - m
    return x

x = 9.87654321e-6
print (x, "->", trunc_digits(x, 4))
y = 9.87654321e6
print (y, "->", trunc_digits(y, 4))

a = -1.87654321e-6
print (a, "->", trunc_digits(a, 4))
b = -1.87654321e6
print (b, "->", trunc_digits(b, 4))

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