重复附加到一个大列表（Python 2.6.6）

Posted 2023-02-23

【中文标题】重复附加到一个大列表（Python 2.6.6）

【英文标题】：Repeatedly appending to a large list (Python 2.6.6)

【发布时间】：2011-08-15 14:08:54

【问题描述】：

我有一个项目，我正在通过串行端口从微控制器读取 ASCII 值（如下所示：AA FF BA 11 43 CF 等） 输入很快（38 个两个字符集/秒）。 我正在接受此输入并将其附加到所有测量的运行列表中。

大约 5 小时后，我的列表已增长到大约 855000 个条目。

我了解到，列表越大，列表操作就越慢。我的意图是让这个测试运行 24 小时，这应该会产生大约 300 万个结果。

有没有比 list.append() 更有效、更快的方法来追加到列表？

谢谢大家。

【问题讨论】：

“我知道列表越大，列表操作越慢。” [citation needed]

您是否尝试运行 24 小时并发现问题？有什么问题？

@Matt，见***.com/questions/2473783/…

@Mark：很有趣。这是一个bug，现在已经修复了。

@Mark：这个问题的答案是 Python GC 中存在一个错误，因此问题的解决方案是禁用 GC，而不是使用不同的算法。

【参考方案1】：

我了解到，列表越大，列表操作就越慢。

一般情况下并非如此。 Python 中的列表，尽管有名称，但不是链表，而是数组。数组上有一些 O(n) 操作（例如复制和搜索），但您似乎没有使用任何这些操作。作为一个经验法则：如果它被广泛使用和惯用，一些聪明的人就会去选择一种聪明的方式来做这件事。 list.append 是一个广泛使用的内置函数（底层 C 函数也用于其他地方，例如列表推导）。如果有更快的方法，它已经在使用了。

正如您在检查the source code 时将看到的那样，列表正在过度分配，即当它们调整大小时，它们为一个项目分配了超过所需的数量，因此可以附加下 n 个项目而无需再次调整大小（即 O( n))。增长不是恒定的，它与列表大小成正比，因此随着列表变大，调整大小变得越来越少。这是来自listobject.c:list_resize 的确定过度分配的sn-p：

/* This over-allocates proportional to the list size, making room
 * for additional growth.  The over-allocation is mild, but is
 * enough to give linear-time amortized behavior over a long
 * sequence of appends() in the presence of a poorly-performing
 * system realloc().
 * The growth pattern is:  0, 4, 8, 16, 25, 35, 46, 58, 72, 88, ...
 */
new_allocated = (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6);

正如 Mark Ransom 所指出的，较旧的 Python 版本（

【讨论】：

理论上正确答案，但实际情况要复杂得多。除非你自己测量过并且知道它会在最近的 Python 版本中得到修复 - 请参阅 ***.com/questions/2473783/…

感谢您的信息。我不知道这个。

【参考方案2】：

您可能需要考虑的一件事是在收集数据时将数据写入文件。我不知道（或真正关心）它是否会影响性能，但它有助于确保在电源突然中断时不会丢失所有数据。获得所有数据后，您可以将其从文件中吸出，并将其放入列表、数组或 numpy 矩阵或其他任何处理中。

【讨论】：

+1：确实，不写入文件是一个非常糟糕的设计。

【参考方案3】：

追加到 python 列表的成本是恒定的。它不受列表中项目数量的影响（理论上）。实际上，一旦内存不足并且系统开始交换，追加到列表会变慢。

http://wiki.python.org/moin/TimeComplexity

了解为什么您实际上将内容附加到列表中会很有帮助。你打算如何处理这些物品。如果您不需要所有这些，您可以构建一个环形缓冲区，如果您不需要进行计算，您可以将列表写入文件等。

【讨论】：

列表不断增长的原因是我确实需要稍后（在捕获之后）对元素进行一些数学运算，并将其作为 csv 文件传递​​（以便以后在 Matlab 中进行操作）。跨度>

【参考方案4】：

首先，每秒38个双字符集，1个停止位，8个数据位，无奇偶校验，只有760波特，一点都不快。

但无论如何，我的建议是，如果您担心列表过大/不想使用一个庞大的列表，只需在列表达到一定大小后将其存储在磁盘上并开始一个新列表，重复直到你获得所有数据，然后在你完成接收数据后将所有列表合并为一个。

虽然您可以完全跳过子列表，而只是按照 nmichaels 的建议，将数据写入一个文件，并使用一个小的循环缓冲区来保存尚未写入的接收数据。

【参考方案5】：

如果您知道数组的长度并且可以将十六进制代码转换为整数，那么使用 numpy 可能会更快：

import numpy
a = numpy.zeros(3000000, numpy.int32)
for i in range(3000000):
   a[i] = int(scanHexFromSerial(),16)

这将为您留下一个整数数组（您可以使用 hex() 将其转换回十六进制），但根据您的应用程序，这可能对您同样有效。