是否有一种 Pythonic 的方式来跳过 for 循环中的 if 语句以使我的代码运行得更快？

Posted 2023-02-25

【中文标题】是否有一种 Pythonic 的方式来跳过 for 循环中的 if 语句以使我的代码运行得更快？

【英文标题】：Is there a Pythonic way of skipping if statements in a for loop to make my code run faster?

【发布时间】：2019-11-08 13:33:38

【问题描述】：

我正在用 Python 编写一个脚本，该脚本本质上是掷骰子并检查掷骰子是否超过数字x。我想重复这个过程n 次，得到掷骰子数超过x 的概率。例如

Count = 0
for _ in itertools.repeat(None, Iterations):
    x = 3
    die_roll = rnd.randint(1,6)
    if die_roll > x:
        Count += 1
Probability_of_exceed = Count / Iterations

我想根据用户输入同时修改骰子和 x。此用户输入将选择不同的例程来修改脚本，例如"Andy's_Routine" 可能会将 x 更改为 4。目前，我在 for 循环中使用 if 语句来检查哪些例程处于活动状态，然后应用它们，例如

Count = 0
for _ in itertools.repeat(None, Iterations):
    x = 3

    if "Andy's_Routine" in Active_Routines:
        x = 4

    die_roll = rnd.randint(1,6)
    if "Bill's_Routine" in Active_Routines:
        die_roll += 1 
    if "Chloe's_Routine" in Active_Routines:
        # do something
        pass

    if "Person_10^5's_Routine" in Active_Routines:
        # do something else
        pass

    if die_roll > x:
        Count += 1
Probability_of_exceed = Count / Iterations

在实践中，例程并不是那么简单，以至于它们可以被概括，例如，它们可能会添加额外的输出。这些例程可以同时执行。问题是可能有成千上万个不同的例程，这样每个循环将花费大部分时间检查 if 语句，从而减慢程序的速度。

有没有更好的方法来构造代码来检查哪些例程只使用一次，然后以某种方式修改迭代？

【问题讨论】：

您在寻找continue 声明吗？

你为什么要使用 itertools.repeat？

您在寻找类似 switch 语句的东西吗？如果是这样，python 不支持，但你可以使用 dict 来做类似的事情（虽然在你的情况下会做更多的工作）。

不是Active_Routines 是一个字符串列表，而是一个函数列表，然后在每个循环迭代中执行所有这些函数。

if 语句不太可能导致您的代码运行缓慢。这更有可能是因为您正在执行许多顺序功能。如果您的迭代次数很高，那么可以为x 和die_roll 的组合构建一个结果表，这样如果您的迭代具有与前一个相同的状态，而不是重新计算所有函数，只需查找您之前计算的结果（即记忆化）。

【参考方案1】：

您在这里问两件事 - 您希望您的代码更加 Pythonic，并且您希望它运行得更快。

第一个更容易回答：将Active_Routines 设为函数列表而不是字符串列表，然后从列表中调用函数。由于这些函数可能需要更改本地状态（x 和 die_roll），因此您需要将状态作为参数传递给它们，并让它们返回新状态。重构可能如下所示：

def Andy(x, die_roll):
    return (4, die_roll)

def Bill(x, die_roll):
    return (x, die_roll + 1)

def Chloe(x, die_roll):
    # do something
    return (x, die_roll)

Active_Routines = [Andy, Bill, Chloe]

Count = 0
for i in range(Iterations):
    x = 3
    die_roll = rnd.randint(1,6)

    for routine in Active_Routines:
        x, die_roll = routine(x, die_roll)

    if die_roll > x:
        Count += 1

Probability_of_exceed = Count / Iterations

第二个更难回答。这种重构现在进行了大量的函数调用，而不是检查if 条件；所以missed branch predictions 可能会更少，但function call overhead 会更多。您必须对其进行基准测试（例如使用timeit library）才能确定。不过，至少这段代码应该更容易维护。

【讨论】：

如果你要让代码更 Pythonic，你应该使用 pep8 命名约定。也可能为可读性而解包元组，即代替statex, die_roll = routine(x, die_roll)。

确实如此；我选择保持名称不变，以防它与任何其他代码交互，因为命名与问题无关，但你是对的，遵循 Python 的命名约定会改进代码。

对不起，我应该把“be pythonic”条件排除在我的问题之外。我真的只想知道是否有更好的方法来构造代码以使其运行得更快。我添加了这个条件，因为我的第一个想法是写一些东西来编写另一个 python 脚本然后运行它，这听起来不太明显......