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python - Python vs Julia 速度比较

问题描述

我试图比较这两个片段，看看一秒钟可以完成多少次迭代。事实证明，Julia 实现了 250 万次迭代，而 Python 实现了 400 万次。朱莉娅不是应该更快吗？或者也许这两个片段不等价？

Python：

t1 = time.time()
i = 0
while True:
    i += 1
    if time.time() - t1 >= 1:
        break

朱莉娅：

function f()
    i = 0
    t1 = now()
    while true
        i += 1
        if now() - t1 >= Base.Dates.Millisecond(1000)
            break
        end
    end
    return i
end

标签： pythonjulia

解决方案

这是一种奇怪的性能比较，因为通常人们衡量的是计算实质内容所花费的时间，而不是查看在一定时间内可以进行多少次微不足道的迭代。我无法让您的 Python 和 Julia 代码正常工作，因此我修改了 Julia 代码以使其正常工作，只是没有运行 Python 代码。正如@chepner 在评论中指出的那样，使用对象now()进行时间比较DateTime是相当昂贵的。Pythontime.time()函数只返回一个浮点值。事实证明，有一个名为 Julia 的函数time()可以做同样的事情：

julia> time()
1.587648091474481e9

这是您在我的系统上的原始f()功能（修改为可以工作）的时间：

julia> using Dates

julia> function f()
           i = 0
           t1 = now()
           while true
               i += 1
               if now() - t1 >= Millisecond(1000)
                   break
               end
           end
           return i
       end
f (generic function with 1 method)

julia> f()
4943739

在时间结束之前，它进行了近 500 万次迭代。正如我所说，我无法让您的 Python 代码在我的系统上运行而无需大量摆弄（我没有费心去做）。但这里有一个版本f()，time()我会想象地称之为g()：

julia> function g()
           i = 0
           t1 = time()
           while true
               i += 1
               if time() - t1 >= 1
                   break
               end
           end
           return i
       end
g (generic function with 1 method)

julia> g()
36087637

这个版本进行了 3600 万次迭代。所以我猜 Julia 的循环速度更快？耶！好吧，实际上这个循环中的主要工作是调用time()so... Julia 在生成大量time()调用方面更快！

为什么这个时间很奇怪？正如我所说，这里的大部分实际工作都是调用time(). 循环的其余部分实际上并没有做任何事情。在优化的编译语言中，如果编译器看到一个不做任何事情的循环，它将完全消除它。例如：

julia> function h()
           t = 0
           for i = 1:100_000_000
               t += i
           end
           return t
       end
h (generic function with 1 method)

julia> h()
5000000050000000

julia> @time h()
  0.000000 seconds
5000000050000000

哇，零秒！这怎么可能？好吧，让我们看看LLVM 代码（有点像机器代码，但对于用作中间表示的假想机器），它降低为：

julia> @code_llvm h()

;  @ REPL[16]:1 within `h'
define i64 @julia_h_293() {
top:
;  @ REPL[16]:6 within `h'
  ret i64 5000000050000000
}

编译器看到循环，发现每次的结果都是一样的，然后只返回那个常量值而不是实际执行循环。当然，这需要零时间。

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