編輯3：

最后(我認(rèn)為)版本，有一點(diǎn)更干凈，更快地融入來自max9111's answer的思想。在import numpy as np

from numba import as nb

@nb.njit()

def func1_jit(a, b, c, d):

# Precompute

exp_min = 5 - (a + b + c + d)

exp_max = b

exp = 2. ** np.arange(exp_min, exp_max + 1)

fact_e = np.empty((a + b - 2))

fact_e[0] = 1

for ei in range(1, len(fact_e)):

fact_e[ei] = ei * fact_e[ei - 1]

# Loops

B = 0

for ai in range(0, a):

for bi in range(0, b):

for ci in range(0, c):

for di in range(0, d):

for ei in range(0, ai + bi):

for fi in range(0, ci + di):

B += exp[ei - fi - ai - ci - di + 1 - exp_min] * (ei * ei - 2 * (ei * fi) - 7 * di) * fact_e[ei]

return B

這已經(jīng)比以前的任何選項(xiàng)都快，但是我們?nèi)匀粵]有利用多個cpu。一種方法是在函數(shù)本身內(nèi)部完成，例如并行化外部循環(huán)。這會在創(chuàng)建線程的每個調(diào)用上增加一些開銷，因此對于較小的輸入，實(shí)際上會稍慢一點(diǎn)，但對于較大的值，應(yīng)該會快得多：

^{pr2}$

或者，如果你有很多需要計算函數(shù)的點(diǎn)，你也可以在這個級別上并行化。這里a_arr、b_arr、c_arr和{}是要計算函數(shù)的值向量：from numba import as nb

@nb.njit(parallel=True)

def func1_arr(a_arr, b_arr, c_arr, d_arr):

B_arr = np.empty((len(a_arr),))

for i in nb.prange(len(B_arr)):

B_arr[i] = func1_jit(a_arr[i], b_arr[i], c_arr[i], d_arr[i])

return B_arr

最佳配置取決于您的輸入、使用模式、硬件等，因此您可以結(jié)合不同的想法來適合您的情況。在

編輯2：

其實(shí)，忘了我之前說過的話。最好的辦法是JIT編譯算法，但要以更有效的方式進(jìn)行。首先計算昂貴的部分(我取指數(shù)和階乘)，然后將其傳遞給編譯的loopy函數(shù)：import numpy as np

from numba import njit

def func1(a, b, c, d):

exp_min = 5 - (a + b + c + d)

exp_max = b

exp = 2. ** np.arange(exp_min, exp_max + 1)

ee = np.arange(a + b - 2)

fact_e = scipy.special.factorial(ee)

return func1_inner(a, b, c, d, exp_min, exp, fact_e)

@njit()

def func1_inner(a, b, c, d, exp_min, exp, fact_e):

B = 0

for ai in range(0, a):

for bi in range(0, b):

for ci in range(0, c):

for di in range(0, d):

for ei in range(0, ai + bi):

for fi in range(0, ci + di):

B += exp[ei - fi - ai - ci - di + 1 - exp_min] * (ei * ei - 2 * (ei * fi) - 7 * di) * fact_e[ei]

return B

在我的實(shí)驗(yàn)中，這是迄今為止最快的選擇，并且占用很少的額外內(nèi)存(只有預(yù)計算的值，輸入的大小是線性的)。在a, b, c, d = 4, 6, 3, 4

# The original function

%timeit func1_orig(a, b, c, d)

# 2.07 ms ± 33.7 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100 loops each)

# The grid-evaluated function

%timeit func1_grid(a, b, c, d)

# 256 μs ± 25 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

# The precompuation + JIT-compiled function

%timeit func1_jit(a, b, c, d)

# 19.6 μs ± 3.25 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100000 loops each)

好吧，總有一個選項(xiàng)可以用網(wǎng)格來評估整個事情：import numpy as np

import scipy.special

def func1(a, b, c, d):

ai, bi, ci, di, ei, fi = np.ogrid[:a, :b, :c, :d, :a + b - 2, :c + d - 2]

# Compute

B = (2.) ** (ei - fi - ai - ci - di + 1) * (ei ** 2 - 2 * (ei * fi) - 7 * di) * scipy.special.factorial(ei)

# Mask out of range elements for last two inner loops

m = (ei < ai + bi) & (fi < ci + di)

return np.sum(B * m)

print(func1(4, 6, 3, 4))

# 21769947.844726562

我使用^{}是因?yàn)轱@然^{}由于某種原因不能與數(shù)組一起工作。在

顯然，隨著參數(shù)的增加，這種方法的內(nèi)存開銷將迅速增長。代碼實(shí)際執(zhí)行的計算比需要的多，因?yàn)閮蓚€內(nèi)部循環(huán)的迭代次數(shù)不同，所以(在這種方法中)必須使用最大的，然后刪除不需要的。希望矢量化可以彌補(bǔ)這一點(diǎn)。一個小的IPython基準(zhǔn)測試：a, b, c, d = 4, 6, 3, 4

# func1_orig is the original loop-based version

%timeit func1_orig(a, b, c, d)

# 2.9 ms ± 110 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 100 loops each)

# func1 here is the vectorized version

%timeit func1(a, b, c, d)

# 210 μs ± 6.34 μs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)

編輯：

注意，前面的方法也不是全有或全無。可以選擇僅對部分循環(huán)進(jìn)行柵格求值。例如，最里面的兩個循環(huán)可以這樣矢量化：def func1(a, b, c, d):

B = 0

e = np.arange(a + b - 2).reshape((-1, 1))

f = np.arange(c + d - 2)

for ai in range(0, a):

for bi in range(0, b):

ei = e[:ai + bi]

for ci in range(0, c):

for di in range(0, d):

fi = f[:ci + di]

B += np.sum((2.) ** (ei - fi - ai - ci - di + 1) * (ei ** 2 - 2 * (ei * fi) - 7 * di) * scipy.special.factorial(ei))

return B

這仍然有循環(huán)，但它確實(shí)避免了額外的計算，并且內(nèi)存需求要低得多。哪一個最好取決于輸入的大小。在我的測試中，對于原始值(4，6，3，4)，這甚至比原始函數(shù)慢；而且，對于這種情況，在每個循環(huán)上為ei和{}創(chuàng)建新數(shù)組要比在預(yù)先創(chuàng)建的循環(huán)中的一個切片上操作快。但是，如果將輸入乘以4(14，24，12，16)，那么這將比原始的(大約x5)快得多，盡管仍然比完全矢量化的(大約x3)慢。另一方面，我可以用這個(大約5分鐘)來計算按10(40，60，30，40)縮放的輸入值，但由于內(nèi)存的原因(我沒有測試原始函數(shù)所需的時間)。使用@numba.jit有點(diǎn)幫助，盡管不是很大(由于階乘函數(shù)，不能使用nopython)。您可以嘗試根據(jù)輸入的大小對更多或更少的循環(huán)進(jìn)行矢量化。在

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的python的for循环累加_在python中将6 for循环累计和矢量化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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