[Python3]踩坑实录-优化技巧1

1. 选择合适的数据结构

   1. 考虑不同的应用场景，应选择不同的数据结构
      
      比如在查找多于插入的场景中，考虑字典Dict是不是更适合;
      
      因为在Python3中, 字典Dict 通过hash把key映射到hash table的不同位置(或者说不同的bucket中)，
      
      因此查找操作的复杂度为 O(1)；

   2. 而列表list对象实际是个数组，完成相同的查找需要遍历整个list，其复杂度为 O(n)，
      
      因此对成员的查找访问等操作字典要比 list 更快。

   3. 集合Set 跟字典Dict比较类似，查找操作的复杂度为 O(1)，因为其本质是一个建和值相同的dict,
      
      不同点在于比较和插入的时候需要两步比较，第一步通过__hash__方法比较，不相同则写入，
      
      如果是相同则进行第二步__eq__方法判断，如果还相同则丢弃，如果不同则写入。
      
      这也是为什么下面的结果中set会比dict慢一点的原因。

   import string
   import time
   import random
   
   if __name__ == '__main__':
       # generate a list containing a-z, 26 characters
       # 生成包含26个字母 的三种存储对象
       array = [i for i in string.ascii_lowercase]  # ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f'....
       dictionary = dict.fromkeys(array, 1)  # {'a': 1, 'b': 1, 'c': 1, 'd': 1....
       bag = {i for i in string.ascii_lowercase}  # {'q', 'v', 'u', 'y', 'z'...
   
       # set random seed
       random.seed(666)
   
       # generate test data which contains some characters in alphabet and some special symbol
       # 固定随机种子，生成10000000个随机数据， 一些事字母 一些特殊字符
       test_data = random.choices([chr(i) for i in range(0, 123)], k=10000000)
       count1, count2, count3 = 0, 0, 0
       start = time.time()
   
       # 如果是字母 结果加一
       for val in test_data:
           count1 = count1 + 1 if val in array else count1
   
       print(count1)
       print("when using List, Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 4.470003 s.
       start = time.time()
   
       for val in test_data:
           count2 = count2 + 1 if val in dictionary else count2
   
       print(count2)
       print("when using Dict Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 1.020261 s.
       start = time.time()
   
       for val in test_data:
           count3 = count3 + 1 if val in bag else count3
   
       print(count3)
       print("when using Set Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 1.045259 s.
   

2. 对循环的优化

   基本原则是减少循环的次数 和 循环内的计算量； 此外除了逻辑层面的优化之外，
   
   还要在代码实现上下功夫。 尽量使用列表解析（list comprehension），生成器(generator),
   
   还有map,reduce操作; 而不是全员for循环

   import time
   import random
   
   if __name__ == '__main__':
   
       # set random seed
       random.seed(666)
       start = time.time()
   
       length = 1000000
       # generate test data which contains some characters in alphabet and some special symbol
       # 固定随机种子，生成10000000个随机数据， 一些事字母 一些特殊字符
       list_exp_result = [chr(random.randint(0, 123)) for _ in range(length)]
   
       print(len(list_exp_result))
       print("when using list comprehension, Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 1.195765 s.
       start = time.time()
   
       for_exp_result = list()
       for _ in range(length):
           for_exp_result.append(chr(random.randint(0, 123)))
   
       print(len(for_exp_result))
       print("when using normal for loop, Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 1.306519 s.
       start = time.time()
   
       map_exp_result = list(map(lambda v: random.randint(0, 123), range(length)))
       print(len(map_exp_result))
       print("when using map task, Execution Time: %.6f s." % (time.time() - start))  # 1.153902 s.
   

   更多详细探究，请移步[Python3]为什么map比for循环快

3. 其他零碎小技巧

   • 使用局部变量，避免"global" 关键字
   • if done is not None 比语句 if done != None 更快
   • 使用级联比较 "x < y < z" 而不是 "x < y and y < z"
   • while 1 要比 while True 更快
   • build in 函数通常较快，add(a,b) 要快于 a + b
   • 复制列表时，使用：new_list = list(old_list)