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使用numpy避免3個for回圈以獲得更高效的代碼

2021-10-15 01:24:17 企業開發

我已經開發了一個代碼,我正在尋找一種更有效的方法,因為它很慢。是否可以修改此代碼使其更快?

代碼解釋起來真的很復雜,如果我的解釋不那么令人滿意,請提前抱歉:

我正在處理這個包含 7 個維度為 50x1000 的矩陣的大矩陣。代碼以這種方式作業:

  1. 我取每個矩陣的第一個元素(包含在大矩陣中),創建這些元素的串列--> [a1b1, a2b1, ... a7b1]
  2. 創建此串列后,我對其進行插值,創建一個包含 50 個元素的新串列
  3. 現在,我需要重復點 (1) 和 (2),但是對于所有矩陣的第二行的第一個元素,直到最后一行的第一個元素。
  4. 完成第一列的所有元素后,我們可以切換到所有矩陣的第二列并重復點(1),(2),(3)

如果有什么不清楚的,請告訴我,我會盡力解釋! 使用 numpy 避免 3 個 for 回圈以獲得更高效的代碼

import numpy as np
from scipy.interpolate import barycentric_interpolate

matrix = np.random.rand(7, 50, 1000)

X = np.linspace(0.1,0.8,7)
intervals = np.linspace(0.5,1.5,50)

matrix_tot = []
for col in range(len(matrix[0][0])):
    matrix_i = []
    for row in range(len(matrix[0])):
        interp_1 = []
        for m in range(len(matrix)):
            values = matrix[m][row][col]
            interp_1.append(values)
        row_interpolated = barycentric_interpolate(X,np.array(interp_1),intervals)
        matrix_i.append(row_interpolated)
    matrix_tot.append(matrix_i)
matrix_tot = np.array(matrix_tot)
print(matrix_tot.shape)

uj5u.com熱心網友回復:

通過執行以下操作,我獲得了輕微的性能提升

import numpy as np
from scipy.interpolate import barycentric_interpolate
import time

matrix = np.random.rand(7, 50, 1000)
X = np.linspace(0.1,0.8,7)
intervals = np.linspace(0.5,1.5,50)

def interpolate(a):
    return barycentric_interpolate(X, a, intervals)
start = time.process_time()
out = np.apply_along_axis(interpolate, 0, matrix)
print(time.process_time() - start)

與我機器上的 3.76 秒相比,它回傳??的時間為 ~3.52。注意,這里的輸出矩陣是 (50, 50, 1000)。要獲得矩陣的維度,只需將其轉置即可。

np.all(out.T == matrix_tot)

uj5u.com熱心網友回復:

知道了。幸運的是,您可以y在單個函式呼叫中提供多個向量。它似乎是矢量化的,因為性能增益是 2 個數量級。

import numpy as np
from scipy.interpolate import barycentric_interpolate
import time

matrix = np.random.rand(7, 50, 1000)
X = np.linspace(0.1,0.8,7)
intervals = np.linspace(0.5,1.5,50)


start = time.process_time()
matrix_tot = []
for col in range(len(matrix[0][0])):
    matrix_i = []
    for row in range(len(matrix[0])):
        interp_1 = []
        for m in range(len(matrix)):
            values = matrix[m][row][col]
            interp_1.append(values)
        row_interpolated = barycentric_interpolate(X,np.array(interp_1),intervals)
        matrix_i.append(row_interpolated)
    matrix_tot.append(matrix_i)
matrix_tot = np.array(matrix_tot)
print('baseline: ', time.process_time() - start)

## ANSWER HERE:
start = time.process_time()
matrix_reshaped = matrix.reshape(7, 50 * 1000)
matrix_tot2 = barycentric_interpolate(X, matrix_reshaped, intervals).reshape(50, 50, 1000)
# this is only for comparison with matrix_tot, you may want to remove line below:
matrix_tot2 = matrix_tot2.transpose([2, 1, 0])
print('vectorised: ', time.process_time() - start)

assert np.allclose(matrix_tot, matrix_tot2, atol=1e-8)

結果:

baseline:  5.796875
vectorised:  0.015625

而不是單個 for 回圈 :)

轉載請註明出處,本文鏈接:https://www.uj5u.com/qiye/314077.html

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