可以在Python中更快地对可变长度迭代的简单计算吗？

def test1(u,v):
    return (u[0]-v[0])**2 + (u[1]-v[1])**2 + (u[3]-v[3])**2

dis.dis(test1)
 0 LOAD_FAST                0 (u)
 3 LOAD_CONST               1 (0)
 6 BINARY_SUBSCR       
 7 LOAD_FAST                1 (v)
10 LOAD_CONST               1 (0)
13 BINARY_SUBSCR       
14 BINARY_SUBTRACT     
15 LOAD_CONST               2 (2)
18 BINARY_POWER        
19 LOAD_FAST                0 (u)
22 LOAD_CONST               3 (1)
25 BINARY_SUBSCR       
26 LOAD_FAST                1 (v)
29 LOAD_CONST               3 (1)
32 BINARY_SUBSCR       
33 BINARY_SUBTRACT     
34 LOAD_CONST               2 (2)
37 BINARY_POWER        
38 BINARY_ADD          
39 LOAD_FAST                0 (u)
42 LOAD_CONST               4 (3)
45 BINARY_SUBSCR       
46 LOAD_FAST                1 (v)
49 LOAD_CONST               4 (3)
52 BINARY_SUBSCR       
53 BINARY_SUBTRACT     
54 LOAD_CONST               2 (2)
57 BINARY_POWER        
58 BINARY_ADD          
59 RETURN_VALUE

我以3的长度剪掉了第一个例子,因为它会一遍又一遍地重复相同的模式.您可以快速看到没有函数调用开销,并且几乎解释器正在对这些操作数进行尽可能少的工作以实现您的结果.

def test2(u,v):
    sum((a-b)**2 for a,v))

dis.dis(test2)
 0 LOAD_GLOBAL              0 (sum)
 3 LOAD_CONST               1 (<code object <genexpr> at 02C6F458,file "<pyshell#10>",line 2>)
 6 MAKE_FUNCTION            0
 9 LOAD_GLOBAL              1 (izip)
12 LOAD_FAST                0 (u)
15 LOAD_FAST                1 (v)
18 CALL_FUNCTION            2
21 GET_ITER            
22 CALL_FUNCTION            1
25 CALL_FUNCTION            1
28 RETURN_VALUE

我们在这里看到的是我们用生成器表达式创建一个函数,加载2个全局变量(sum和izip,全局查找比本地查找慢,我们不能避免它们只进行一次但是如果它们将被调用一个紧密循环,许多人将它们分配给本地,如_izip或_sum),然后连续遭受4个昂贵的字节码操作,调用izip,从生成器获取迭代器,调用生成器创建的函数,然后调用sum函数(将使用迭代器并在返回之前添加每个项目).

def test3(u,v):
    sum = 0
    for i in xrange(len(u)):
        sum += (u[i]-v[i])**2

dis.dis(test3)
 0 LOAD_CONST               1 (0)
 3 STORE_FAST               2 (sum)

 6 SETUP_LOOP              52 (to 61)
 9 LOAD_GLOBAL              0 (xrange)
12 LOAD_GLOBAL              1 (len)
15 LOAD_FAST                0 (u)
18 CALL_FUNCTION            1
21 CALL_FUNCTION            1
24 GET_ITER            
25 FOR_ITER                32 (to 60)
28 STORE_FAST               3 (i)

31 LOAD_FAST                2 (sum)
34 LOAD_FAST                0 (u)
37 LOAD_FAST                3 (i)
40 BINARY_SUBSCR       
41 LOAD_FAST                1 (v)
44 LOAD_FAST                3 (i)
47 BINARY_SUBSCR       
48 BINARY_SUBTRACT     
49 LOAD_CONST               2 (2)
52 BINARY_POWER        
53 INPLACE_ADD         
54 STORE_FAST               2 (sum)
57 JUMP_ABSOLUTE           25
60 POP_BLOCK           
61 LOAD_CONST               0 (None)
64 RETURN_VALUE

我们在这里看到的是test2中发生的更直接的版本.没有生成器表达式或调用sum,但我们通过执行xrange(len(u))代替@Lucas Malor建议的更快的解决方案,用不必要的函数调用替换了该函数调用开销.

def test4(u,v):
    mysum = 0
    for a,v) :
        mysum += (a-b)**2
    return mysum

dis.dis(test4)
 0 LOAD_CONST               1 (0)
 3 STORE_FAST               2 (mysum)

 6 SETUP_LOOP              47 (to 56)
 9 LOAD_GLOBAL              0 (izip)
12 LOAD_FAST                0 (u)
15 LOAD_FAST                1 (v)
18 CALL_FUNCTION            2
21 GET_ITER            
22 FOR_ITER                30 (to 55)
25 UNPACK_SEQUENCE          2
28 STORE_FAST               3 (a)
31 STORE_FAST               4 (b)

34 LOAD_FAST                2 (mysum)
37 LOAD_FAST                3 (a)
40 LOAD_FAST                4 (b)
43 BINARY_SUBTRACT     
44 LOAD_CONST               2 (2)
47 BINARY_POWER        
48 INPLACE_ADD         
49 STORE_FAST               2 (mysum)
52 JUMP_ABSOLUTE           22
55 POP_BLOCK           

56 LOAD_FAST                2 (mysum)
59 RETURN_VALUE

以上代表了@Lucas Malor的贡献,它在某些方面更快.它通过解包来替换下标操作,同时将调用次数减少到1.在很多情况下,你可以用你给我们的约束来快速实现.

请注意,如果要调用该函数足够的时间来计算开销,那么仅值得评估运行时生成的字符串,类似于test1中的函数.另请注意,随着u和v的长度变得越来越大(这通常是评估此类算法的方式),其他解决方案的函数调用开销变得越来越小,因此,在大多数情况下,最易读的解决方案非常优越.同时,即使在小的情况下速度较慢,如果序列的长度u和v可能很长,我建议使用生成器表达式而不是列表理解.在大多数情况下,内存节省将导致更快的执行速度(以及更快的gc).

总的来说,我的建议是,在短序列的情况下微小的加速只是不值得增加代码大小和与你正在通过执行微优化看到的其他python实现的不一致行为. “最佳”解决方案几乎肯定是test2.