私の Python プログラムは遅すぎました。そのため、プロファイルを作成したところ、ほとんどの時間が 2 つのポイント間の距離を計算する関数に費やされていることがわかりました(ポイントは 3 つの Python float のリストです)。
def get_dist(pt0, pt1):
val = 0
for i in range(3):
val += (pt0[i] - pt1[i]) ** 2
val = math.sqrt(val)
return val
この関数が非常に遅い理由を分析するために、2 つのテスト プログラムを作成しました。1 つは Python で、もう 1 つは C++ で同様の計算を行います。100 万対のポイント間の距離を計算します。(Python と C++ でのテスト コードは次のとおりです。)
Python の計算には 2 秒かかりますが、C++ には 0.02 秒かかります。100倍の差！
このような単純な数学計算で、Python コードが C++ コードよりもはるかに遅いのはなぜですか? C++ のパフォーマンスに匹敵するように高速化するにはどうすればよいですか?
テストに使用した Python コード:
import math, random, time
num = 1000000
# Generate random points and numbers
pt_list = []
rand_list = []
for i in range(num):
pt = []
for j in range(3):
pt.append(random.random())
pt_list.append(pt)
rand_list.append(random.randint(0, num - 1))
# Compute
beg_time = time.clock()
dist = 0
for i in range(num):
pt0 = pt_list[i]
ri = rand_list[i]
pt1 = pt_list[ri]
val = 0
for j in range(3):
val += (pt0[j] - pt1[j]) ** 2
val = math.sqrt(val)
dist += val
end_time = time.clock()
elap_time = (end_time - beg_time)
print elap_time
print dist
テストに使用した C++ コード:
#include <cstdlib>
#include <iostream>
#include <ctime>
#include <cmath>
struct Point
{
double v[3];
};
int num = 1000000;
int main()
{
// Allocate memory
Point** pt_list = new Point*[num];
int* rand_list = new int[num];
// Generate random points and numbers
for ( int i = 0; i < num; ++i )
{
Point* pt = new Point;
for ( int j = 0; j < 3; ++j )
{
const double r = (double) rand() / (double) RAND_MAX;
pt->v[j] = r;
}
pt_list[i] = pt;
rand_list[i] = rand() % num;
}
// Compute
clock_t beg_time = clock();
double dist = 0;
for ( int i = 0; i < num; ++i )
{
const Point* pt0 = pt_list[i];
int r = rand_list[i];
const Point* pt1 = pt_list[r];
double val = 0;
for ( int j = 0; j < 3; ++j )
{
const double d = pt0->v[j] - pt1->v[j];
val += ( d * d );
}
val = sqrt(val);
dist += val;
}
clock_t end_time = clock();
double sec_time = (end_time - beg_time) / (double) CLOCKS_PER_SEC;
std::cout << sec_time << std::endl;
std::cout << dist << std::endl;
return 0;
}