立竿見影地把你的 Python 代碼提速7倍

作者：kingname 2020-04-20 11:09:18

在我們以前的文章中，曾經(jīng)講過計(jì)算斐波那契數(shù)列的幾種方法，其中基于遞歸的方法是速度最慢的，例如計(jì)算第40項(xiàng)的值，需要36秒。

在我們以前的文章中，曾經(jīng)講過計(jì)算斐波那契數(shù)列的幾種方法，其中基于遞歸的方法是速度最慢的，例如計(jì)算第40項(xiàng)的值，需要36秒。如下圖所示：

要提高運(yùn)算速度，根本辦法當(dāng)然是改進(jìn)算法。不過算法的提高是一個長期積累加上靈機(jī)一動的過程。我們今天要講的，是一個不費(fèi)腦筋，立竿見影的方法——把 Python 代碼編譯成 C 語言代碼。通過 C 語言的運(yùn)行效率來加速計(jì)算過程。

這個過程看起來很復(fù)雜，但實(shí)際上你并不需要編寫一行 C 語言代碼。你需要做的只是使用一個叫做 Cython 的庫把 Python 代碼編譯為 C 語言代碼即可。

首先我們來安裝 Cython，就像安裝普通的第三方庫一樣：

python3 -m pip install cython

安裝完成以后，我們單獨(dú)寫計(jì)算斐波那契數(shù)列的函數(shù):

def fib(n): 
    if n in [1, 2]: 
        return 1 
    return fib(n - 1) + fib(n - 2)

非常簡單的遞歸寫法。然后關(guān)鍵來了，我們要把這個文件保存為fast_fib.pyx。注意后綴是.pyx。如下圖所示：

然后我們創(chuàng)建一個setup.py文件，文件內(nèi)容如下：

from setuptools import setup 
from Cython.Build import cythonize 
 
setup(ext_modules=cythonize('fast_fib.pyx'))

如下圖所示：

這個文件的作用，就是調(diào)用 Cython 的cythonize函數(shù)把 Python 代碼轉(zhuǎn)換為 C 代碼。

接下來，開始編譯代碼，執(zhí)行如下命令：

python3 setup.py build_ext --inplace

我的 Python 是 Python3.7，所以運(yùn)行完成以后，會生成一個fast_fib.cpython-37m-darwin.so，如果你的 Python 是3.8，這個文件名可能是fast_fib.cpython-38m-darwin.so。這個文件你可以改名字，例如改成fast_fib.so。

還有一個文件叫做fast_fib.c。不過你不用打開這個文件，因?yàn)樗?200多行。并且你甚至可以直接把它刪掉。真正有用的只有這個fast_fib.cpython-38m-darwin.so文件。

你需要做的，僅僅是直接調(diào)用你的函數(shù)。我們另外創(chuàng)建一個文件test_fast_fib.py，內(nèi)容如下：

import time 
from fast_fib import fib 
 
start = time.time() 
result = fib(40) 
end = time.time() 
print(f'斐波拉契數(shù)列第40項(xiàng)為：{result}，耗時：{end - start}秒')