## 20招让你的Python飞起来!

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[ 所属分类 开发（python） | 发布者 店小二04 | 时间 | 作者 红领巾 ] 0人收藏点击收藏

1. 优化算法时间复杂度

2. 减少冗余数据

3. 合理使用copy与deepcopy

import copy
a = range(100000)
%timeit -n 10 copy.copy(a) # 运行10次 copy.copy(a)
%timeit -n 10 copy.deepcopy(a)
10 loops, best of 3: 1.55 ms per loop
10 loops, best of 3: 151 ms per loop

timeit后面的-n表示运行的次数，后两行对应的是两个timeit的输出，下同。由此可见后者慢一个数量级。

4. 使用dict或set查找元素

Python dict和set都是使用hash表来实现(类似c++11标准库中unordered_map)，查找元素的时间复杂度是O(1)。

a = range(1000)
s = set(a)
d = dict((i,1) for i in a)
%timeit -n 10000 100 in d
%timeit -n 10000 100 in s
10000 loops, best of 3: 43.5 ns per loop
10000 loops, best of 3: 49.6 ns per loop

dict的效率略高(占用的空间也多一些)。

5. 合理使用生成器（generator）和yield

%timeit -n 100 a = (i for i in range(100000))
%timeit -n 100 b = [i for i in range(100000)]
100 loops, best of 3: 1.54 ms per loop
100 loops, best of 3: 4.56 ms per loop

%timeit -n 10 for x in (i for i in range(100000)): pass
%timeit -n 10 for x in [i for i in range(100000)]: pass
10 loops, best of 3: 6.51 ms per loop
10 loops, best of 3: 5.54 ms per loop

def yield_func(ls):
for i in ls:
yield i+1
def not_yield_func(ls):
return [i+1 for i in ls]
ls = range(1000000)
%timeit -n 10 for i in yield_func(ls):pass
%timeit -n 10 for i in not_yield_func(ls):pass
10 loops, best of 3: 63.8 ms per loop
10 loops, best of 3: 62.9 ms per loop

python2.x内置generator功能的有xrange函数、itertools包等。

6. 优化循环

a = range(10000)
size_a = len(a)
%timeit -n 1000 for i in a: k = len(a)
%timeit -n 1000 for i in a: k = size_a
1000 loops, best of 3: 569 µs per loop
1000 loops, best of 3: 256 µs per loop

7. 优化包含多个判断表达式的顺序

a = range(2000)
%timeit -n 100 [i for i in a if 10 < i < 20 or 1000 < i < 2000]
%timeit -n 100 [i for i in a if 1000 < i < 2000 or 100 < i < 20]
%timeit -n 100 [i for i in a if i % 2 == 0 and i > 1900]
%timeit -n 100 [i for i in a if i > 1900 and i % 2 == 0]
100 loops, best of 3: 287 µs per loop
100 loops, best of 3: 214 µs per loop
100 loops, best of 3: 128 µs per loop
100 loops, best of 3: 56.1 µs per loop

8. 使用join合并迭代器中的字符串

In [1]: %%timeit
...: s = ''
...: for i in a:
...: s += i
...:
10000 loops, best of 3: 59.8 µs per loop
In [2]: %%timeit
s = ''.join(a)
...:
100000 loops, best of 3: 11.8 µs per loop

join对于累加的方式，有大约5倍的提升。

9. 选择合适的格式化字符方式

s1, s2 = 'ax', 'bx'
%timeit -n 100000 'abc%s%s' % (s1, s2)
%timeit -n 100000 'abc{0}{1}'.format(s1, s2)
%timeit -n 100000 'abc' + s1 + s2
100000 loops, best of 3: 183 ns per loop
100000 loops, best of 3: 169 ns per loop
100000 loops, best of 3: 103 ns per loop

10. 不借助中间变量交换两个变量的值

In [3]: %%timeit -n 10000
a,b=1,2
....: c=a;a=b;b=c;
....:
10000 loops, best of 3: 172 ns per loop
In [4]: %%timeit -n 10000
a,b=1,2a,b=b,a
....:
10000 loops, best of 3: 86 ns per loop

11. 使用if is

a = range(10000)
%timeit -n 100 [i for i in a if i == True]
%timeit -n 100 [i for i in a if i is True]
100 loops, best of 3: 531 µs per loop
100 loops, best of 3: 362 µs per loop

12. 使用级联比较x < y < z

x, y, z = 1,2,3
%timeit -n 1000000 if x < y < z:pass
%timeit -n 1000000 if x < y and y < z:pass
1000000 loops, best of 3: 101 ns per loop
1000000 loops, best of 3: 121 ns per loop

x < y < z效率略高，而且可读性更好。

13. while 1 比 while True 更快

def while_1():
n = 100000
while 1:
n -= 1
if n <= 0: break
def while_true():
n = 100000
while True:
n -= 1
if n <= 0: break
m, n = 1000000, 1000000
%timeit -n 100 while_1()
%timeit -n 100 while_true()
100 loops, best of 3: 3.69 ms per loop
100 loops, best of 3: 5.61 ms per loop

while 1 比 while true快很多，原因是在python2.x中，True是一个全局变量，而非关键字。

14. 使用**而不是pow

%timeit -n 10000 c = pow(2,20)
%timeit -n 10000 c = 2**20
10000 loops, best of 3: 284 ns per loop
10000 loops, best of 3: 16.9 ns per loop

**就是快10倍以上！

15. 使用 cProfile, cStringIO 和 cPickle等用c实现相同功能（分别对应profile, StringIO, pickle）的包

import cPickle
import pickle
a = range(10000)
%timeit -n 100 x = cPickle.dumps(a)
%timeit -n 100 x = pickle.dumps(a)
100 loops, best of 3: 1.58 ms per loop
100 loops, best of 3: 17 ms per loop

16. 使用最佳的反序列化方式

import json
import cPickle
a = range(10000)
s1 = str(a)
s2 = cPickle.dumps(a)
s3 = json.dumps(a)
%timeit -n 100 x = eval(s1)
%timeit -n 100 x = cPickle.loads(s2)
%timeit -n 100 x = json.loads(s3)
100 loops, best of 3: 16.8 ms per loop
100 loops, best of 3: 2.02 ms per loop
100 loops, best of 3: 798 µs per loop

17. 使用C扩展(Extension)

CPython原生API: 通过引入Python.h头文件，对应的C程序中可以直接使用Python的数据结构。实现过程相对繁琐，但是有比较大的适用范围。
ctypes: 通常用于封装(wrap)C程序，让纯Python程序调用动态链接库（windows中的dll或Unix中的so文件）中的函数。如果想要在python中使用已经有C类库，使用ctypes是很好的选择，有一些基准测试下，python2+ctypes是性能最好的方式。
Cython: Cython是CPython的超集，用于简化编写C扩展的过程。Cython的优点是语法简洁，可以很好地兼容numpy等包含大量C扩展的库。Cython的使得场景一般是针对项目中某个算法或过程的优化。在某些测试中，可以有几百倍的性能提升。
cffi: cffi的就是ctypes在pypy（详见下文）中的实现，同进也兼容CPython。cffi提供了在python使用C类库的方式，可以直接在python代码中编写C代码，同时支持链接到已有的C类库。

18. 并行编程

19. 终级大杀器：PyPy

PyPy是用RPython(CPython的子集)实现的Python，根据官网的基准测试数据，它比CPython实现的Python要快6倍以上。快的原因是使用了Just-in-Time(JIT)编译器，即动态编译器，与静态编译器(如gcc,javac等)不同，它是利用程序运行的过程的数据进行优化。由于历史原因，目前pypy中还保留着GIL，不过正在进行的STM项目试图将PyPy变成没有GIL的Python。

20. 使用性能分析工具

tags: timeit,best,per,loops,lt,Python,range,ms

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