python下代码优化的一个例子

Posted 2020-07-28

   编程不是简单的堆砌代码，编写过程中也需要考虑执行效率，假如一段代码的计算复杂度较高，数据量一大就很难在有限时间内得到合理的结果，因此需要在编写代码的时候，尽量考虑计算的复杂度，减少无效的循环，多采用简单运算指令，减少逻辑判断，减少嵌套，在此基础上再考虑代码的可读性，以便于团队合作。

   最近碰上一个例子，有一个人提出了一个很小的需求：有两个数列，有可能一个长一个短，也可能一样长，需要将两个数列相加，并补上长数列多出来的元素，得到第三个数列，例如a = [1,2,3,4,5]， b=[1,2,3]，最后得到数列c=[2,4,6,4,5]，需求很简单，然后一个新人给出了如下的代码（用PYTHON实现）：

   

  a = [1,2,3,4,5]
  b = [9,8,7,6,5]
 
   def judge1(a,b):                
     c = []
     if len(a) > len(b):
        for i in range(len(b)):
            c.append(a[i]+b[i])
        for j in range(len(a) - len(b)):
            c.append(a[len(b)+j])
   
     if len(b) > len(a):
        for i in range(len(a)):
            c.append(a[i]+b[i])
        for j in range(len(b) - len(a)):
            c.append(b[len(a)+j])
   
     if len(a) == len(b):
        for i in range(len(b)):
            c.append(a[i]+b[i])

   

 

       看以上代码，一堆的循环和判断，并有许多重复代码，可读性极差，这是初学者常犯的错误。然后第二个人提出了如下优化方案（Python实现）：

 
  def judge2(a,b):
    i=0
    for data in a:
        if(i>=len(b)):
           b.append(data)
        else:
            b[i]+=data;
        i+=1
   
    return b

 

       从代码上可以看出已经得到了很大的优化，原来十多行的代码，现在只要6、7行就能搞定了，代码可读性很高，很容易理解，但这只里仍然存在一个问题：如果a比b短，则运行效率较高，但是如果a比b长呢，则性能会大大下降，因为循环的次数会大大增加，输入不同的数据，执行性能就会巨大的差别，同时中间变量也发生了变化。

       因此又有了第三个方案：第一步，短的向量，自动补齐0元素，并保证两个向量的长度一致，第二步,两个向量直接相加，这样就可以大大提高代码的运行效率，如下（Python实现）：

 

def judge3(a, b):
    if len(a)< len(b):
        l = len(b)-len(a)
        t = a + [0 for x in range(0, l)]
        k = b
    else:
        l = len(b)-len(a)
        t = b + [0 for x in range(0, l)]
        k = a
    result = [t[i] + k[i] for i in range(0,len(t))]
    return result

 

 

如上代码，代码很容易理解，首先判断两个向量的长度，短的自动补齐0元素，然后两个向量进行对位相加，最后就能得到结果，代码很容易理解，非常pythonic，性能也很高，不会因为a和b长度的变化有明显的性能偏差，第一种方法就不说了，第二种方法和第三种方法的性能比较如下：

   

              
if __name__ ==‘__main__‘:
    a = [2000 for x in range(0, 10000)]             #设计两个长度差别非常大的向量  
    b = [100 for x in range(0, 100)]
   
    time1= time.time()
    for i in range(1000):
        judge2(a,b)
        judge3(b,a)
       
    time2= time.time()
    print u"方法2总用时：%d" % (time2-time1)     
  
    time1= time.time()
    for i in range(1000):
        judge2(a,b)
        judge3(b,a)
       
    time2= time.time()
    print u"方法3总用时：%d" % (time2-time1)

 

最后得出如下测试结果：

方法2总用时：6
方法3总用时：1

 

假如变换a和b，方法3的性能没有明显的偏差。

 

当然，上面这个只是最近碰到的一个例子，平时工作中还会碰到许多类似的情况，在编写代码的时候都需要仔细考虑，不要操之过急，编程不是简单的堆砌代码，这方面也可以通过阅读《编程珠玑》《代码整洁之道》等书籍得到进一步的提高。