前言
如果你曾经用python编写过代码,可能已经发现某些代码块的执行时间比预期的长。尽管有几种方法可以提高代码效率,但python通常比c语言慢。这是因为python是一种动态编程语言,将许多c语言在编译时处理的任务推迟到运行时。
然而,如果你喜欢用Python编码并希望加快代码执行速度,可以考虑使用Cython。虽然Cython是一种独立的编程语言,但它易于整合到你的工作流程中。在执行时,Cython会将Python代码转换为C代码,通常能显著提高速度。
安装Cython
要使用Cython,你需要一个C编译器。安装过程根据你的操作系统不同而异。对于Linux,通常已经安装了GNU C编译器(gcc)。对于Mac OS,你可以下载Xcode来获取gcc。如果你使用的是Windows,安装过程会稍微复杂一些。更多信息请访问Cython的GitHub页面:
https://www.php.cn/link/7a1e01c1f482effc90f8e7d0e2581aff
一旦你安装好C编译器,只需在终端中运行以下命令:
立即学习“Python免费学习笔记(深入)”;
如何使用Cython
展示Cython功能的最简单方法是通过Jupyter notebook。要在notebook中使用Cython,我们将使用IPython的magic命令。Magic命令以百分号开头,提供了一些额外的功能来增强你的工作流程。一般来说,magic命令有两种类型:
- 行magic以一个“%”表示,仅对一行输入操作。
- 单元格magic以两个“%”表示,对多行输入操作。让我们开始:
首先,为了能够使用Cython,我们必须运行:
现在,每当我们想在一个代码单元中运行Cython时,我们必须首先在单元格中放入以下magic命令:
完成这些步骤后,你就可以开始使用Cython进行编码了。
Cython的速度提升
Cython比普通Python代码快多少取决于具体代码。例如,如果你运行的是包含许多变量的计算密集型循环,Cython的性能将大大优于常规Python代码。递归函数也会使Cython比Python快得多。
让我们用斐波那契序列来演示这一点。简单来说,这个算法通过将前两个数相加来找到下一个数。这是它在Python中的样子:
首先,为了能够使用Cython,我们必须运行:
如你所见,查找序列中的第39个数字花费了13.3秒。这里的Wall time指的是函数调用从开始到结束所花费的总时间。
让我们在Cython中定义相同的函数。
这是怎么回事?如你所见,我们在上面使用了一些单元格magic,允许我们在这个单元格中使用Cython。我稍后将解释“-a”选项的作用。然后,我们基本上采用与上面相同的代码,除了现在我们能够使用静态类型声明并将n定义为integer类型。
如你所见,通过在这个神奇的命令之后添加“-a”,我们收到了注释,这些注释显示了代码中有多少Python交互。这里的目标是去掉所有的黄线,用白色的背景代替。在这种情况下,没有Python交互,所有代码都将在C中运行。你还可以单击每一行旁边的“+”符号,查看Python代码的C语言翻译。
代码快了多少?让我们来看看:
在这种情况下,Cython大约比Python快6.75倍。这清楚地展示了利用Cython的节省时间的能力,在这方面,Cython提供了比常规Python代码更好的改进。
原文:https://www.php.cn/link/a5526b5c1e15754a534e9ff97728a32f