numba是一款可以将python函数编译为机器代码的JIT编译器,经过numba编译的python代码(仅限数组运算),其运行速度可以接近C或FORTRAN语言。

numba使用情况

  • 使用numpy数组做大量科学计算时
  • 使用for循环时

1.numba使用

导入numpy、numba及其编译器

import numpy as np
import numba
from numba import jit

传入numba装饰器jit,编写函数

# 使用numba的情况
@jit(nopython=True)
def t():
x = 0
for i in np.arange(5000):
x += i
return x
%timeit(t())

nopython = True选项要求完全编译该函数(以便完全删除Python解释器调用),否则会引发异常。这些异常通常表示函数中需要修改的位置,以实现优于Python的性能。强烈建议您始终使用nopython = True。

2.不适用场景

numba目前只支持Python原生函数和部分Numpy函数,其他场景下无效。

from numba import jit
import pandas as pd x = {'a': [1, 2, 3], 'b': [20, 30, 40]} @jit
def use_pandas(a): # Function will not benefit from Numba jit
df = pd.DataFrame.from_dict(a) # Numba doesn't know about pd.DataFrame
df += 1 # Numba doesn't understand what this is
return df.cov() # or this! print(use_pandas(x))

上述代码中使用了Pandas,而Pandas并不是原生代码,而是更高层次的封装,Numba不能理解pandas内部在做什么,所以无法对其加速。

而一些常用的机器学习框架,比如scikit-learn, tensorflow, pyrorch等,已经做了大量的优化,不适合再使用Numba做加速。

可以简单总结为,Numba不支持:

  • pandas

  • scikit-learn, tensorflow, pyrorch

  • try…except 异常处理

  • with 语句

  • yield from

Numba有两种模式:

@jit:object模式:上图左侧
Numba的@jit装饰器会尝试优化代码,如果发现不支持(比如pandas等),那么Numba会继续使用Python原来的方法去执行该函数。

@jit(nopython=True)或者@njit:nopython模式:上图右侧
强制加速,不会进入上图左侧流程,只进行右侧流程,如果编译不成功,就抛出异常。

Numba使用了LLVM和NVVM技术,此技术将Python等解释型语言直接翻译成CPU、GPU可执行的机器码。

那如何决定是否使用Numba呢?

Numba的@jit装饰器就像自动驾驶,用户不需要关注到底是如何优化的,Numba去尝试进行优化,如果发现不支持,那么Numba会继续用Python原来的方法去执行该函数,即图 Python解释器工作原理中左侧部分。这种模式被称为object模式。前文提到的pandas的例子,Numba发现无法理解里面的内容,于是自动进入了object模式。object模式还是和原生的Python一样慢,还有可能比原来更慢。

Numba真正牛逼之处在于其nopython模式。将装饰器改为@jit(nopython=True)或者@njit,Numba会假设你已经对所加速的函数非常了解,强制使用加速的方式,不会进入object模式,如编译不成功,则直接抛出异常。nopython的名字会有点歧义,我们可以理解为不使用很慢的Python,强制进入图 Python解释器工作原理中右侧部分。

实践上,一般推荐将代码中计算密集的部分作为单独的函数提出来,并使用nopython方式优化,这样可以保证我们能使用到Numba的加速功能。其余部分还是使用Python原生代码,在计算加速的前提下,避免过长的编译时间。(有关编译时间的问题下节将会介绍。)Numba可以与NumPy紧密结合,两者一起,常常能够得到近乎C语言的速度。尽管Numba不能直接优化pandas,但是我们可以将pandas中处理数据的for循环作为单独的函数提出来,再使用Numba加速。

强化学习技巧五:numba提速python程序的更多相关文章

  1. 使用numba加速python程序

    前面说过使用Cython来加速python程序的运行速度,但是相对来说程序改动较大,这次就说一种简单的方式来加速python计算速度的方法,就是使用numba库来进行,numba库可以使用JIT技术即 ...

  2. 强化学习(十五) A3C

    在强化学习(十四) Actor-Critic中,我们讨论了Actor-Critic的算法流程,但是由于普通的Actor-Critic算法难以收敛,需要一些其他的优化.而Asynchronous Adv ...

  3. 【opencv学习笔记五】一个简单程序:图像读取与显示

    今天我们来学习一个最简单的程序,即从文件读取图像并且创建窗口显示该图像. 目录 [imread]图像读取 [namedWindow]创建window窗口 [imshow]图像显示 [imwrite]图 ...

  4. Python学习笔记(四)Python程序的控制结构

    在学习了 Python 的基本数据类型后,我们就要开始接触Python程序的控制结构,了解 Python 是如何使用控制结构来更改程序的执行顺序以满足多样的功能需求.如果有的小伙伴在之前学过C语言,j ...

  5. 强化学习(五)用时序差分法(TD)求解

    在强化学习(四)用蒙特卡罗法(MC)求解中,我们讲到了使用蒙特卡罗法来求解强化学习问题的方法,虽然蒙特卡罗法很灵活,不需要环境的状态转化概率模型,但是它需要所有的采样序列都是经历完整的状态序列.如果我 ...

  6. 强化学习(五)—— 策略梯度及reinforce算法

    1 概述 在该系列上一篇中介绍的基于价值的深度强化学习方法有它自身的缺点,主要有以下三点: 1)基于价值的强化学习无法很好的处理连续空间的动作问题,或者时高维度的离散动作空间,因为通过价值更新策略时是 ...

  7. 【转载】 强化学习(五)用时序差分法(TD)求解

    原文地址: https://www.cnblogs.com/pinard/p/9529828.html ------------------------------------------------ ...

  8. Python学习笔记:py2exe打包Python程序

    使用py2exe将一个Python程序打包成一个exe程序,这样Python程序也可以在没有安装Python的环境中运行Python程序了.使用这个工具需要写一个用于打包的setup.py文件(名称可 ...

  9. Numba加速Python程序

    众所周知,Python和Java一样是基于虚拟机的语言,并不是像C/C++那样将程序代码编译成机器语言再运行,而是解释一行执行一行,速度比较慢.使用Numba库的JIT技术编译以后,可以明显提高程序的 ...

  10. python 学习第五天,python模块

    一,Python的模块导入 1,在写python的模块导入之前,先来讲一些Python中的概念性的问题 (1)模块:用来从逻辑上组织Python代码(变量,函数,类,逻辑:实现一个功能),本质是.py ...

随机推荐

  1. AtCoder Beginner Contest 162 C~F

    比赛链接:Here AB水题, C - Sum of gcd of Tuples (Easy) 题意:\(\sum_{a=1}^{K} \sum_{b=1}^{K} \sum_{c=1}^{K} g ...

  2. 基于Kubernetes的Serverless PaaS稳定性建设万字总结

    作者:许成铭(竞霄) 数字经济的今天,云计算俨然已经作为基础设施融入到人们的日常生活中,稳定性作为云产品的基本要求,研发人员的技术底线,其不仅仅是文档里承诺的几个九的 SLA 数字,更是与客户切身利益 ...

  3. vue tabBar导航栏设计实现5-最终版本

    系列导航 一.vue tabBar导航栏设计实现1-初步设计 二.vue tabBar导航栏设计实现2-抽取tab-bar 三.vue tabBar导航栏设计实现3-进一步抽取tab-item 四.v ...

  4. 一次完整的HTTP服务过程

  5. 【TouchGFX】IAR 下实现 touchgfx Caching Bitmaps 通过文件方式获取图像资源

    1.Caching Bitmaps 修改缓存方式 2.修改 blockCopy 方法(注意:忘记返回状态导致发生错误) 3.修改分散文件将位于 ExtFlashSection section 数据重定 ...

  6. 00.Oracle 11g安装

    通过Docker安装Oracle 1.搜索镜像 先使用指令搜素远程仓库中的Oracle镜像 sudo docker search docker-oracle-xe-11g 2.拉取镜像 选择一个sta ...

  7. [转帖]tcp、http和socket的区别

    https://www.jianshu.com/p/88d69454bdde 一:tcp协议 tcp协议属于传输层协议(UDP也属于传输层协议,但是UDP协议是无状态的).建立一个TCP连接需要三次握 ...

  8. [转帖]《Linux性能优化实战》笔记(三)—— CPU 上下文切换(下)

    上篇介绍了三种CPU 上下文切换以及它们可能造成的问题和原因,这一篇来看看在系统中如何发现CPU 上下文切换问题. 一. 查看上下文切换情况 主要使用两个命令:vmstat以及之前用过的pidstat ...

  9. [转帖]Intel AVX 系列指令基础介绍

    https://zhuanlan.zhihu.com/p/437657452 一.发展背景 1993年,Intel公司推出了奔腾处理器,该类型处理器拥有两条执行流水线,和当时的处理器相比,可以同时执行 ...

  10. [转帖]PostgreSQL(三) 内存参数优化和原理(work_mem)内存表 pgfincore插件使用方法

    1.常用内存参数 1.1 shared_buffers shared_buffers是PostgreSQL用于共享缓冲区的内存,是由8kb大小的块所形成的数组.PostgreSQL在进行更新.查询等操 ...