使用循环体来计算、直接调用多个运算函数来计算，哪种方式的效率高？

haskye · 发表于 2017-2-9 10:14:48

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x

#自己编写的009讲中关于水仙花数的计算代码
flag = 0
print("计算出来的水仙花数为：")
for i in range(100,1000) :
if i == ((i//100)**3+((i//10)%10)**3+(i%10)**3) : #直接调用运算函数来计算，缺点是每循环一次，都要进行这么长的运算
flag = 1
print(i)
if flag == 0 :
print("在此范围内未找到水仙花数")

复制代码

对比小甲鱼给出的参考答案，不同的地方即在上面给出注释了的那一行代码：我是采用一行长运算（包含多个运算函数）来完成的；小甲鱼是采用一个while循环（每次循环所调用的运算函数要少一些）来计算的。故此请问大家，哪种方式的运行效率要好一些？非常感谢！

jackche0214 · 发表于 2017-2-9 11:21:29

在我的理解来说的话，如果你的运算函数更少的话，那么占用的资源也会更少，自然效率就会更高一点。

DarkmasterSugar · 发表于 2017-2-9 15:31:02

其实我们可以采用python的timeit对2种代码进行简单的评估
我们首先写2个函数，分别实现2种方案

In [1]: def foo1(a,b):
...: for n in range(a,b):
...: if n == (n//100)**3+((n//10)%10)**3+(n%10)**3 :
...: print(n)
...:
In [2]: def foo2(a,b):
...: for n in range(a,b):
...: sum1 = 0
...: tmp = n
...: while tmp:
...: sum1 += (tmp%10)**3
...: tmp //= 10
...: if sum1 == n:
...: print(n)
...:
In [3]: foo1(100,1000)
153
370
371
407
In [4]: foo2(100,1000)
153
370
371
407

复制代码

好的，函数准备好了，接下来我们调用timeit看一下需要多少时间

In [5]: %timeit foo1(100,1000)
1000 loops, best of 3: 1.97 ms per loop
In [6]: %timeit foo2(100,1000)
1000 loops, best of 3: 2.2 ms per loop

复制代码

单次测试1000个循环，共3次测试，foo1()大约比foo2()快了那么0.3ms，那么foo1()是否比foo2()好呢？

在这个简单的问题中，答案是肯定的。因为根据算法的时间复杂度来说，foo1()的时间复杂度为O(n)，而foo2()的时间复杂度为O(kn)，k为位数，此处k=3。理论上我们不会特别关心k的大小，将O(kn)视为O(n)，而当k接近n大小时（假设我们要查找10^100 ~ 10^100+1000内水仙花数！），问题的复杂度会上升为O(n^2)。

当然，这时候不可能采用foo1()这样的写法，手工将各个位数拆开来。因此，只能说在这个特定的问题中，foo1()还是比较取巧的。

编程中有句话叫：Keep your code dry! 意思就是你的代码要简练！不要去做那些吃力重复的劳动，foo1()虽然看起来行数较少，但事实上表达式难以让人一下子理解，并且有重复劳动之嫌，试想一下如果要求1~1,000,000内的水仙花数，你还要这么写么？？

haskye · 发表于 2017-2-9 16:08:26

DarkmasterSugar 发表于 2017-2-9 15:31
其实我们可以采用python的timeit对2种代码进行简单的评估
我们首先写2个函数，分别实现2种方案

多谢如此详细的解答，受教了

haskye · 发表于 2017-2-10 11:06:55

DarkmasterSugar 发表于 2017-2-9 15:31
其实我们可以采用python的timeit对2种代码进行简单的评估
我们首先写2个函数，分别实现2种方案

请教一下timeit的使用方法。

按照你的方式编写了foo1和foo2这两个函数。然后在Pathon shell里边输入计时函数，如下：

import timeit
t1 = timeit.Timer("foo1(100,1000)")
t1.timeit()

复制代码

为何会打印如下错误信息：
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#69>", line 1, in <module>
t1.timeit()
  File "C:\Users\forpandan\AppData\Local\Programs\Python\Python36\lib\timeit.py", line 178, in timeit
timing = self.inner(it, self.timer)
  File "<timeit-src>", line 6, in inner
NameError: name 'foo1' is not defined

foo1函数不是已经定义过了的么？非常感谢~~

DarkmasterSugar · 发表于 2017-2-10 13:14:57

haskye 发表于 2017-2-10 11:06
请教一下timeit的使用方法。

按照你的方式编写了foo1和foo2这两个函数。然后在Pathon shell里边输入计 ...

你这么好学！！！

timeit只适用于执行小代码片段的时间评测，有两种形式，一种以命令行模式运行(command-line mode)，另一种就是调用函数形式(callable mode)
你现在在尝试的属于后一种，这种和命令行模式有比较大的区别，很多参数要自己给定

你可以查阅timeit模块的文档，我截取一部分如下

27.5.3. Command-Line Interface
When called as a program from the command line, the following form is used:

python -m timeit [-n N] [-r N] [-u U] [-s S] [-t] [-c] [-h] [statement ...]

复制代码

The module defines three convenience functions and a public class:

timeit.timeit(stmt='pass', setup='pass', timer=<default timer>, number=1000000, globals=None)
Create a Timer instance with the given statement, setup code and timer function and run its timeit() method with number executions. The optional globals argument specifies a namespace in which to execute the code.

Changed in version 3.5: The optional globals parameter was added.
……

class timeit.Timer(stmt='pass', setup='pass', timer=<timer function>, globals=None)
Class for timing execution speed of small code snippets.
……

简单解释一下，stmt就是我们用来评测的代码段，setup用于初始化，这部分的语句只会在最开始被执行一次，默认为pass
timer则根据系统环境不同而不同，可以手工指定，但默认也是可以的，详细请参阅python文档
至于这个global，是python3.5引入的新内容，可以利用这个参数指定我们的命名空间

举例：

def foo(x):
"""Simple test function for illustration"""
return x
foo(10)
Out[2]: 10
foo('hello')
Out[3]: 'hello'

复制代码

我又随便弄了个函数foo()，就是个偷懒的示范><
现在我用timeit()函数来对foo()测试，2种方法
1. 在setup中给出初始导入

In [4]: timeit.timeit("foo(10)",setup="from __main__ import foo")
Out[4]: 0.12590337507851254

复制代码

2. 指定foo()所在的全局变量环境

In [5]: timeit.timeit("foo('hello')",globals=globals())
Out[5]: 0.10882844312273221

复制代码

咦，输出怎么只有这么点，这是什么鬼？
我前面说了，timeit函数调用与命令行模式是不一样的，你可以再试试命令行形式会怎么输出
值得一提的是，我用的是ipython交互环境，所以有%timeit这种便捷的工具，这里推荐一下ipython

以上

haskye · 发表于 2017-2-10 16:11:04

DarkmasterSugar 发表于 2017-2-10 13:14
你这么好学！！！

timeit只适用于执行小代码片段的时间评测，有两种形式，一种以命令行模式运行(comma ...

嗯嗯，明白了。当时是有看Pathon的帮助文档，看到了globals参数的描述，但没太在意……在脚本中加上这个参数的赋值后就可以计算代码的运行时间了的。非常感谢~~

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