Pythonic / Python中继续的性能[关闭]

Posted 2023-05-08

【中文标题】Pythonic / Python中继续的性能[关闭]

【英文标题】：Pythonic/Performance of continue in Python [closed]

【发布时间】：2016-10-20 21:43:43

【问题描述】：

我不确定这是否应该进入 cs 或程序员堆栈交换，所以如果应该请告诉我。我知道在其他语言中，continue 可能会出现问题，因为它本质上执行无条件分支，这会导致流水线机器上的性能问题，因为为了有效地流水线，我们需要能够知道接下来是什么指令，哪个无条件分支可以预防。这可以通过使用更可靠的逻辑来防止。话虽如此，我知道在 Python 中，continue 可以提高循环内的性能，但是，我希望不仅仅是轶事证据来支持这一点。谁能详细说明 为什么 在 Python 中会出现这种情况？此外，在 Python 中使用 continue 是否被认为是“正确的”逻辑（即 Pythonic）？谢谢！

更新

我也对性能影响感到好奇。如上所述，在其他语言中，continue 基本上是一个无条件分支。显然，这可能会导致流水线机器上的性能问题。所以我很好奇，在 Python 中使用 continue 时是否也存在固有的性能开销，即使在循环中使用时会有性能提升？

在示例代码中（尝试对插入排序进行返工，忽略整体逻辑，这源于一些尝试获得优于 O(n²) 性能的实验），如果我们有在我们可以确定下一个元素应该去哪里（在头部或尾部）的情况下，我们可以轻松地将它放在那里并使用 continue 语句忽略循环的其余部分

def insertion_sort(array):
    sublist = [array[0]]
    for i in range(1, len(array)):
        if array[i] >= sublist[i-1]:
            sublist.append(array[i])
            continue    #possible performance loss here
        if array[i] <= sublist[0]:
            sublist.insert(0, array[i])
            continue #possible performance loss here
        for j in reversed(range(0, i)):
            if array[i] >= sublist[j-1] and array [i] <=sublist[j]:
                sublist.insert(j, array[i])
                break #possible performance loss here
    return sublist

【问题讨论】：

看看Are `break` and `continue` bad programming practices?。使用continue 没有任何问题，它可以使某些代码更具可读性。

我想这确实回答了“正确”逻辑的问题。但我仍然对性能的影响感到好奇。更新问题，见上文！

取决于具体的用例。无论如何，当到达块的末尾时，流程将返回到循环的开头，因此如果您使用continue 来短路特定情况的逻辑，它最终仍会执行相同数量的迭代，除非你明确地break 退出循环。从优化的 POV 来看，最常见的情况在循环代码中首先处理可能更重要。发布一些具体的例子会有所帮助。

添加示例代码

这也值得一试：cs.stackexchange.com/questions/35537/…

【参考方案1】：

在这种情况下，您使用continue 作为在互斥条件下的“选择”手段。考虑以下更简单的示例...

def f1():
    for i in range(10):
        if i < 5:
            print 'i is less than 5'
        if i > 5:
            print 'i is greater than 5'

def f2():
    for i in range(10):
        if i < 5:
            print 'i is less than 5'
            continue
        if i > 5:
            print 'i is greater than 5'

这两个函数将产生相同的输出，但在第一种情况下，鉴于我们知道i 不能同时大于和小于 5，第一个函数执行了不必要的比较，并且很可能执行时间更长。

第二个例子更常见的表示为...

def f3():
    for i in range(10):
        if i < 5:
            print 'i is less than 5'
        elif i > 5:
            print 'i is greater than 5'

至于哪个性能更好，你可以看看 Python 的dis 模块，对于f2() 产生...

       0 SETUP_LOOP              63 (to 66)
       3 LOAD_GLOBAL              0 (range)
       6 LOAD_CONST               1 (10)
       9 CALL_FUNCTION            1
      12 GET_ITER
 >>   13 FOR_ITER                49 (to 65)
      16 STORE_FAST               0 (i)

      19 LOAD_FAST                0 (i)
      22 LOAD_CONST               2 (5)
      25 COMPARE_OP               0 (<)
      28 POP_JUMP_IF_FALSE       42

      31 LOAD_CONST               3 ('i is less than 5')
      34 PRINT_ITEM
      35 PRINT_NEWLINE

      36 JUMP_ABSOLUTE           13
      39 JUMP_FORWARD             0 (to 42)

 >>   42 LOAD_FAST                0 (i)
      45 LOAD_CONST               2 (5)
      48 COMPARE_OP               4 (>)
      51 POP_JUMP_IF_FALSE       13

      54 LOAD_CONST               4 ('i is greater than 5')
      57 PRINT_ITEM
      58 PRINT_NEWLINE
      59 JUMP_ABSOLUTE           13
      62 JUMP_ABSOLUTE           13
 >>   65 POP_BLOCK
 >>   66 LOAD_CONST               0 (None)
      69 RETURN_VALUE

...对于f3()...

       0 SETUP_LOOP              60 (to 63)
       3 LOAD_GLOBAL              0 (range)
       6 LOAD_CONST               1 (10)
       9 CALL_FUNCTION            1
      12 GET_ITER
 >>   13 FOR_ITER                46 (to 62)
      16 STORE_FAST               0 (i)

      19 LOAD_FAST                0 (i)
      22 LOAD_CONST               2 (5)
      25 COMPARE_OP               0 (<)
      28 POP_JUMP_IF_FALSE       39

      31 LOAD_CONST               3 ('i is less than 5')
      34 PRINT_ITEM
      35 PRINT_NEWLINE
      36 JUMP_ABSOLUTE           13

 >>   39 LOAD_FAST                0 (i)
      42 LOAD_CONST               2 (5)
      45 COMPARE_OP               4 (>)
      48 POP_JUMP_IF_FALSE       13

      51 LOAD_CONST               4 ('i is greater than 5')
      54 PRINT_ITEM
      55 PRINT_NEWLINE
      56 JUMP_ABSOLUTE           13
      59 JUMP_ABSOLUTE           13
 >>   62 POP_BLOCK
 >>   63 LOAD_CONST               0 (None)
      66 RETURN_VALUE

...唯一显着的区别是第一个示例中的39 JUMP_FORWARD，由于之前的无条件跳转，它永远无法真正执行，但使用它来决定哪个“更好”正在将优化提升到一个荒谬的水平。

f2() 和f3() 这两个例子只是在风格上真正不同。考虑...

def f4():
    while 1:
        if expr1:
           do_something()

        else:
            if expr2:
                do_something_else()

            if expr3:
                do_a_different_thing()

def f5():
    while 1:
        if expr1:
           do_something()
           continue

        if expr2:
            do_something_else()

        if expr3:
            do_a_different_thing()

...它们在功能上是相同的，但f5() 最小化了嵌套块的缩进级别，这对于较窄的固定宽度显示更可取。至于哪个更“可读”，那纯粹是主观的。

---

回到您的代码，您也可以将其表达为...

def insertion_sort(array):
    sublist = [array[0]]
    for i in range(1, len(array)):
        if array[i] >= sublist[i-1]:
            sublist.append(array[i])
        elif array[i] <= sublist[0]:
            sublist.insert(0, array[i])
        else:
            for j in reversed(range(0, i)):
                if array[i] >= sublist[j-1] and array [i] <=sublist[j]:
                    sublist.insert(j, array[i])
                    break #possible performance loss here
    return sublist

...这将消除continues，但正如dis 模块所展示的那样，这样做并没有性能优势。至于break，据我所知，这是算法正常运行所必需的。

【讨论】：

您可以将break 替换为return sublist。

很好的答案。这正是我正在寻找的

@ppperry 我很确定这也会打破不希望的外部 for 循环。