在眾多編程語言中,Python的社區生態是其中的佼佼者之一,幾乎所有的技術痛點,例如優化代碼提升速度,在社區內都有很多成功的解決方案,本文分享的就是一份可以令 Python 變快的工具清單,值得了解下,

一、序言
這篇文章會提供一些優化代碼的工具,會讓代碼變得更簡潔,或者更迅速,
當然這些并不能代替演算法設計,但是還是能讓Python加速很多倍,
其實前面講演算法的文章,也有提到過,比如適用于雙向佇列的 deque,以及在合適的條件下運用 bisect 和 heapq 來提升演算法的性能,
而且前面也提到過,Python提供了當今最高級也是最有效的排序演算法(list.sort),
另外還有一個功能多樣又迅速的散串列(dict),而且如果寫迭代器封裝、功能性代碼或者是某種額外擴展的時候,或許 CyToolz可以用得到,當然在itertools和 functools模塊 中,還有很多函式可以帶來很高效的代碼,
這篇文章主要講優化單處理器的代碼,下面會介紹一些一些高效的函式實作,也有已經封裝好的拓展模塊,還包括速度更快的Python解釋器,
當然多處理器版本確實能大幅提高運行效率,如果想了解多核編程,可以從multiprocessing模塊開始,而且也能找到非常多的關于分布式計算的第三方工具,這里可以看一下Python wiki上的關于Parallel Processing的內容,
接下來,會說一些關于Python加速工具的選單,
二、正文
1、NumPy、SciPy、Sage和Pandas
先說,NumPy,它的核心是一個多維數字陣列的實作,除了這個資料結構之外,還實作了若干個函式和運算子,可以高效地進行陣列運算,并且對于被呼叫的次數進行了精簡,它可以被用來進行極其高效的數學運算,
SciPy和Sage都將NumPy內置為自身的一部分,同時內置了其他的不同的工具,從而可以用于特定科學、數學和高性能計算的模塊,
Pandas是一個側重于資料分析的工具,如果處理大量半結構化資料的時候,可能也會用到Pandas相關的工具,比如Blaze,
2、PyPy、Pyston、Parakeet、Psyco和Unladen Swallow
讓代碼運行的更快,侵入性最小的就是使用實時編譯器(JIT編譯),以前的話我們可以直接安裝Psyco,安裝之后匯入psyco,然后呼叫psyco.full(),代碼運行速度就可以明顯提升,運行Python代碼的時候,它可以實時監控程式,會將一部分代碼編譯為了機器碼,
現在好多Psyco等加速器的專案已經停止維護了,不過類似的功能在PyPy中得到了繼承,
PyPy為了方便分析、優化和翻譯,用Python語言將Python重新實作了一遍,這樣就可以JIT編譯,而且PyPy可以直接將代碼翻譯成像C那樣的性能更高的語言,
Unladen Swallow是一個Python的JIT編譯器,是Python解釋器的一本版本,被稱為底層虛擬機(LLVM),不過這個開發已經停止了,
Pyston是一個與LLVM平臺較為接近的Python的JIT編譯器,很多時候已經優于Python的實作,但不過還有很多地方不完善,
3、GPULib、PyStream、PyCUDA和PyOpenCL
這四個都是用在影像處理單元來實作代碼的加速,前面講的都是用代碼優化來實作加速的,而這些都是從硬體層面上進行加速,如果有一個強大的GPU,我們可以用GPU來計算,從而減少CPU寶貴的資源,
PyStream古老一點,GPULib提供了基于GPU的各種形式的資料計算,
如果用GPU加速自己的代碼,可以用PyCUDA和PyOpenCL,
4、Pyrex、Cython、Numba和Shedskin
這四個專案都致力于將Python代碼翻譯為C、C++和LLVM的代碼,Shedskin會將代碼編譯為C++語言,Pyrex、Cython編譯的主要目標是C語言,Cython也是Pyrex的一個分支,
而且,Cython還有NumPy陣列的額外支持,
如果面向陣列和數學計算的時候,Numba是更好的選擇匯入時會自動生成相應的LLVM的代碼,升級版本是NumbaPro,還提供了對GPU的支持,
5、SWIG、F2PY和Boost.Python
這些工具可以將其他的語言封裝為Python的模塊,第一個可以封裝C/C++語言,F2PY可以封裝Fortran,Boost.Python可以封裝C++語言,
SUIG只要啟動一個命令列工具,往里面輸入C或者C++的頭檔案,封裝器代碼就會自動生成,除了Python,而且可以成為其他語言的封裝器,比如Java和PHP,
6、ctypes、llvm-py和CorePy2
這些模塊可以幫助我們實作Python底層物件的操作,ctypes模塊可以用于在記憶體中構建編譯C的物件,并且呼叫共享庫中的C的函式,不過ctypes已經包含在Python的標準庫里面了,
llvm-py主要提供LLVM的Python介面,以便于構建代碼,然后編譯他們,也可以在Python中構建它的編譯器,當然搞出自己編程語言也是可以的,
CorePy2也可以進行加速,不過這個加速是運行在匯編層的,
7、Weave、Cinpy和PyInline
這三個包,就可以讓我們在Python代碼中直接使用C語言或者其他的高級語言,混合代碼,依然可以保持整潔,可以使用Python代碼的字串的多行特性,可以使其他的代碼按照自身的風格來進行排版,
8、其他工具
如果我們要節省記憶體,就不能使用JIT了,一般JIT都太耗費記憶體,有一句話說的很對,時間和記憶體經常不能兼得,而我們在工程開發中,總是要尋找他們的平衡點,
至于其他的一些東西,比如Micro Python專案,這個是用在嵌入式設備或者微控制器上面使用的,
兄弟們,今天的分享就到這里了,債見!
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