4个 Python 优化提速的小技巧!
本帖最后由 棉花糖不甜 于 2021-10-27 16:38 编辑一、 避免全局变量
import math
size = 10000
for x in range(size):
for y in range(size):
z = math.sqrt(x) + math.sqrt(y)
许多程序员刚开始会用 Python 语言写一些简单的脚本，当编写脚本时，通常习惯了直接将其写为全局变量，例如上面的代码。但是，由于全局变量和局部变量实现方式不同，定义在全局范围内的代码运行速度会比定义在函数中的慢不少。通过将脚本语句放入到函数中，通常可带来 15% - 30% 的速度提升。
import math
def main():# 定义到函数中，以减少全部变量使用
size = 10000
for x in range(size):
for y in range(size):
z = math.sqrt(x) + math.sqrt(y)
main()
二、避免
2.1 避免模块和函数属性访问
# 不推荐写法。代码耗时：14.5秒
import math
def computeSqrt(size: int):
result = []
for i in range(size):
result.append(math.sqrt(i))
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
result = computeSqrt(size)
main()
每次使用.(属性访问操作符时)会触发特定的方法，如__getattribute__()和__getattr__()，这些方法会进行字典操作，因此会带来额外的时间开销。通过from import语句，可以消除属性访问。
from math import sqrt
def computeSqrt(size: int):
result = []
for i in range(size):
result.append(sqrt(i))# 避免math.sqrt的使用
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
result = computeSqrt(size)
main()
在第 1 节中我们讲到，局部变量的查找会比全局变量更快，因此对于频繁访问的变量sqrt，通过将其改为局部变量可以加速运行。
import math
def computeSqrt(size: int):
result = []
sqrt = math.sqrt# 赋值给局部变量
for i in range(size):
result.append(sqrt(i))# 避免math.sqrt的使用
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
result = computeSqrt(size)
main()
除了math.sqrt外，computeSqrt函数中还有.的存在，那就是调用list的append方法。通过将该方法赋值给一个局部变量，可以彻底消除computeSqrt函数中for循环内部的.使用。
import math
def computeSqrt(size: int):
result = []
append = result.append
sqrt = math.sqrt # 赋值给局部变量
for i in range(size):
append(sqrt(i))# 避免 result.append 和 math.sqrt 的使用
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
result = computeSqrt(size)
main()
2.2 避免类内属性访问
import math
from typing import List
class DemoClass:
def __init__(self, value: int):
self._value = value
def computeSqrt(self, size: int) -> List:
result = []
append = result.append
sqrt = math.sqrt
for _ in range(size):
append(sqrt(self._value))
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
demo_instance = DemoClass(size)
result = demo_instance.computeSqrt(size)
main()
避免.的原则也适用于类内属性，访问self._value的速度会比访问一个局部变量更慢一些。通过将需要频繁访问的类内属性赋值给一个局部变量，可以提升代码运行速度。
import math
from typing import List
class DemoClass:
def __init__(self, value: int):
self._value = value
def computeSqrt(self, size: int) -> List:
result = []
append = result.append
sqrt = math.sqrt
value = self._value
for _ in range(size):
append(sqrt(value))# 避免 self._value 的使用
return result
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
demo_instance = DemoClass(size)
demo_instance.computeSqrt(size)
main()
三、 避免不必要的抽象
class DemoClass:
def __init__(self, value: int):
self.value = value
@property
def value(self) -> int:
return self._value
@value.setter
def value(self, x: int):
self._value = x
def main():
size = 1000000
for i in range(size):
demo_instance = DemoClass(size)
value = demo_instance.value
demo_instance.value = i
main()
任何时候当你使用额外的处理层(比如装饰器、属性访问、描述器)去包装代码时，都会让代码变慢。大部分情况下，需要重新进行审视使用属性访问器的定义是否有必要，使用getter/setter函数对属性进行访问通常是 C/C++ 程序员遗留下来的代码风格。如果真的没有必要，就使用简单属性。
class DemoClass:
def __init__(self, value: int):
self.value = value# 避免不必要的属性访问器
def main():
size = 1000000
for i in range(size):
demo_instance = DemoClass(size)
value = demo_instance.value
demo_instance.value = i
main()
四、 避免数据复制
4.1 避免无意义的数据复制
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
value = range(size)
value_list =
square_list =
main()
上面的代码中value_list完全没有必要，这会创建不必要的数据结构或复制。
def main():
size = 10000
for _ in range(size):
value = range(size)
square_list = # 避免无意义的复制
main()
另外一种情况是对 Python 的数据共享机制过于偏执，并没有很好地理解或信任 Python 的内存模型，滥用 copy.deepcopy()之类的函数。通常在这些代码中是可以去掉复制操作的。
4.2 交换值时不使用中间变量
def main():
size = 1000000
for _ in range(size):
a = 3
b = 5
temp = a
a = b
b = temp
main()
上面的代码在交换值时创建了一个临时变量temp，如果不借助中间变量，代码更为简洁、且运行速度更快。
def main():
size = 1000000
for _ in range(size):
a = 3
b = 5
a, b = b, a# 不借助中间变量
main()
4.3 字符串拼接用join而不是+
import string
from typing import List
def concatString(string_list: List) -> str:
result = ''
for str_i in string_list:
result += str_i
return result
def main():
string_list = list(string.ascii_letters * 100)
for _ in range(10000):
result = concatString(string_list)
main()
当使用a + b拼接字符串时，由于 Python 中字符串是不可变对象，其会申请一块内存空间，将a和b分别复制到该新申请的内存空间中。因此，如果要拼接 n 个字符串，会产生 n-1 个中间结果，每产生一个中间结果都需要申请和复制一次内存，严重影响运行效率。而使用join()拼接字符串时，会首先计算出需要申请的总的内存空间，然后一次性地申请所需内存，并将每个字符串元素复制到该内存中去。
import string
from typing import List
def concatString(string_list: List) -> str:
return ''.join(string_list)# 使用 join 而不是 +
def main():
string_list = list(string.ascii_letters * 100)
for _ in range(10000):
result = concatString(string_list)
main()
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