如何解决F# 或 Ocaml 优化
我试图理解为什么以下 Python 代码比 F# 和 Ocaml 版本运行得更快:
from sys import stdin,stdout
def read():
return stdin.readline().rstrip()
def readints():
return [int(x) for x in read().split()]
_,_,q = readints()
A = readints()
B = readints()
for _ in range(q):
arr = [0]*4001
l1,r1,l2,r2 = readints()
for i in range(l1-1,r1):
arr[A[i]] ^= 1
for i in range(l2-1,r2):
arr[B[i]] ^= 1
result = sum(arr)
stdout.write(str(result)+"\n")
这是我花了几个小时学习这门语言得出的 Ocaml 版本:
let open Printf in
let parse_line () =
read_line()
|> String.trim
|> Str.split (Str.regexp_string " ")
|> Array.of_list
|> Array.map int_of_string in
let nmq = parse_line() in
let n = nmq.(0) in
let m = nmq.(1) in
let q = nmq.(2) in
let a = parse_line() in
let b = parse_line() in
for i = 1 to q do
let arr = Array.create 4001 0 in
let llrr = parse_line() in
let l1 = llrr.(0) in
let r1 = llrr.(1) in
let l2 = llrr.(2) in
let r2 = llrr.(3) in
for i = l1-1 to r1-1 do
arr.(a.(i)) <- arr.(a.(i)) lxor 1
done;
for i = l2-1 to r2-1 do
arr.(b.(i)) <- arr.(b.(i)) lxor 1
done;
printf "%d\n" (Array.fold_left (+) 0 arr)
done;
这是相同的,但在 F# 中
open System
open System.IO
let out = new StreamWriter(Console.OpenStandardOutput())
let readints () = [ for x in stdin.ReadLine().TrimEnd().Split() -> int(x) ]
let mutable [ _; _; q ] = readints()
let a = readints()
let b = readints()
for _ in 1..q do
let arr = Array.create 4001 0
let [ l1; r1; l2; r2 ] = readints()
for i in l1-1 .. r1-1 do
arr.[a.[i]] <- arr.[a.[i]] ^^^ 1
for i in l2-1 .. r2-1 do
arr.[b.[i]] <- arr.[b.[i]] ^^^ 1
out.WriteLine(Array.sum(arr))
out.Close()
示例输入:
5 5 2
76 56 34 52 12
10 91 86 10 91
1 5 2 5
2 2 2 5
输出:
7
3
关于如何提高 Ocaml 或 F# 程序性能的任何想法?谢谢!
更新
实施@FyodorSoikin 和@JL0PD,F# 代码现在通过了 5 个测试用例中的 2 个:
open System
open System.IO
let out = new StreamWriter(Console.OpenStandardOutput())
let readints () = [| for x in stdin.ReadLine().TrimEnd().Split() -> int(x) |]
let mutable q = readints().[2]
let a = readints()
let b = readints()
for t=1 to q do
let arr = Array.zeroCreate 4001
let llrr = readints()
let l1 = llrr.[0]
let r1 = llrr.[1]
let l2 = llrr.[2]
let r2 = llrr.[3]
for i = l1-1 to r1-1 do
arr.[a.[i]] <- arr.[a.[i]] ^^^ 1
for i = l2-1 to r2-1 do
arr.[b.[i]] <- arr.[b.[i]] ^^^ 1
out.WriteLine(Array.sum(arr))
out.Close()
解决方法
这是一个更惯用的 OCaml 代码,尽管您没有说明任务是什么,因此实现只是尽可能地遵循您的代码
open Printf
let parse_line () =
read_line () |> String.trim |>
String.split_on_char ' ' |>
List.map int_of_string |>
Array.of_list
let main () =
match parse_line () with
| [|n;m;q|] ->
let a = parse_line () in
let b = parse_line () in
let arr = Array.make 4001 0 in
for i = 1 to q do
match parse_line () with
| [|l1; r1; l2; r2 |] ->
Array.fill arr 0 (Array.length arr) 0;
for i = l1-1 to r1-1 do
arr.(a.(i)) <- arr.(a.(i)) lxor 1
done;
for i = l2-1 to r2-1 do
arr.(b.(i)) <- arr.(b.(i)) lxor 1
done;
printf "%d\n" (Array.fold_left (+) 0 arr)
| _ -> failwith "wrong input: expects four numbers"
done
| _ -> failwith "wrong input on line 1: expects three numbers"
let () = main ()
它使用了一个更高效的 parse_line
函数,该函数不依赖于正则表达式进行字符串拆分,尽管我认为这并不重要,因为它不经常被调用(假设 {{1 }} 是小)。另一个小优化是我将数组创建移出循环,只是用零重新填充它,而不是在每次迭代时创建一个新的(也是一个小优化,我不希望它产生很大的影响,考虑到 OCaml 的速度有多快)
s GC 正在工作)。
更好的实现应该完全避开中间的 q
值。
另外,我真的不认为 Python 实现在绝对数字上比 OCaml 或 F# 快,我认为它没有通过测试,因为它比其他 OCaml 实现慢。
附言找到实际的 task 后,我可以看到 arr
可能非常大,q
将成为瓶颈,这里有很大的改进空间。
此外,您的方法的最弱点是您进行了 4k 次迭代并创建了 4k 条目的数组,这两者都是完全不必要的并且对性能至关重要。您只需要计算主题的数量,因此为每个可能的主题编号分配 4k 条目的数组并不是最佳选择。您可以为此使用哈希表。
,这是最终通过 F# 中 5 个测试用例中的 5 个的版本。我不相信这个问题今天可以在 Python 中解决,因为平台中的当前限制。
open System
open System.Collections
// Required manually implementation since the old .NET didn't support BitOperations.PopCount
let cardinality (bitArray: BitArray) =
let arr: int32[] = Array.create ((bitArray.Length >>> 5) + 1) 0
bitArray.CopyTo(arr,0)
let mutable count = 0
let n = arr.Length-1
arr.[n] <- arr.[n] &&& (~~~(-1 <<< (bitArray.Count % 32)))
for i = 0 to n do
let mutable c = arr.[i]
c <- c - ((c >>> 1) &&& 0x55555555)
c <- (c &&& 0x33333333) + ((c >>> 2) &&& 0x33333333)
c <- ((c + (c >>> 4) &&& 0xF0F0F0F) * 0x1010101) >>> 24
count <- count + c
count
let readints () = [| for x in stdin.ReadLine().TrimEnd().Split() -> int(x) |]
let [| n; m; q |] = readints()
let a = readints()
let b = readints()
let abits = Array.init (n+5) (fun _ -> BitArray(4005))
let bbits = Array.init (m+5) (fun _ -> BitArray(4005))
for i = 1 to n do
let k = a.[i-1]
abits.[i] <- BitArray(abits.[i-1])
abits.[i].[k] <- not abits.[i].[k]
for i = 1 to m do
let k = b.[i-1]
bbits.[i] <- BitArray(bbits.[i-1])
bbits.[i].[k] <- not bbits.[i].[k]
for i = 1 to q do
let [| l1; r1; l2; r2 |] = readints()
let result = BitArray(abits.[l1-1]).Xor(BitArray(abits.[r1]))
result.Xor(BitArray(bbits.[l2-1]).Xor(BitArray(bbits.[r2])))
printfn "%d" (cardinality result)
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