在本教程中,您将学习如何使用 Python 的 timeit 模块中的 timeit 函数。 您将学习如何在 Python 中为简单的表达式和函数计时。
为代码计时可以帮助您估算一段代码的执行时间,还可以识别需要优化的代码部分。
我们将从学习 Python 的 timeit 函数的语法开始。 然后我们将编写示例以了解如何使用它来为 Python 模块中的代码块和函数计时。 让我们开始。
如何使用 Python timeit 函数
timeit 模块是 Python 标准库的一部分,您可以导入它:
import timeit
使用 timeit 模块中的 timeit 函数的语法如下所示:
timeit.timeit(stmt, setup, number)
这里:
- stmt 是要测量其执行时间的代码段。 您可以将其指定为简单的 Python 字符串或多行字符串,或传入可调用对象的名称。
- 顾名思义,setup 表示只需要运行一次的代码段,通常作为 stmt 运行的先决条件。 例如,假设您正在计算创建 NumPy 数组的执行时间。 在这种情况下,导入 numpy 是设置代码,实际创建是要计时的语句。
- 参数编号表示 stmt 运行的次数。 number 的默认值为 100 万 (1000000),但您也可以将此参数设置为您选择的任何其他值。
现在我们已经学习了使用 timeit() 函数的语法,让我们开始编写一些示例。
计时简单的 Python 表达式
在本节中,我们将尝试使用 timeit 测量简单 Python 表达式的执行时间。
启动 Python REPL 并运行以下代码示例。 在这里,我们正在计算 10000 次和 100000 次运行的求幂和底除运算的执行时间。
请注意,我们将要计时的语句作为 Python 字符串传入,并使用分号分隔语句中的不同表达式。
>>> import timeit >>> timeit.timeit('3**4;3//4',number=10000) 0.0004020999999738706 >>> timeit.timeit('3**4;3//4',number=100000) 0.0013780000000451764
在命令行运行 Python timeit
您还可以在命令行中使用 timeit。 这是 timeit 函数调用的等效命令行:
$ python-m timeit -n [number] -s [setup] [stmt]
- python -m timeit 表示我们将 timeit 作为主模块运行。
- n 是一个命令行选项,表示代码应运行的次数。 这相当于 timeit() 函数调用中的数字参数。
- 您可以使用选项 -s 来定义设置代码。
在这里,我们使用等效的命令行重写前面的示例:
$ python -m timeit -n 100000 '3**4;3//4' 100000 loops, best of 5: 35.8 nsec per loop
在此示例中,我们计算内置 len() 函数的执行时间。 字符串的初始化是使用 s 选项传入的设置代码。
$ python -m timeit -n 100000 -s "string_1 = 'coding'" 'len(string_1)' 100000 loops, best of 5: 239 nsec per loop
在输出中,请注意我们获得了 5 次运行中最好的执行时间。 这是什么意思? 当您在命令行运行 timeit 时,重复选项 r 被设置为默认值 5。这意味着指定次数的 stmt 执行将重复五次,并返回最佳执行次数。
使用timeit的字符串反转方法分析
使用 Python 字符串时,您可能希望反转它们。 字符串反转的两种最常见的方法如下:
- 使用字符串切片
- 使用 reversed() 函数和 join() 方法
使用字符串切片反转 Python 字符串
让我们回顾一下字符串切片的工作原理,以及如何使用它来反转 Python 字符串。 使用语法 some-string[start:stop] 返回从索引 start 开始并向上延伸到索引 stop-1 的字符串片段。 让我们举个例子。
考虑以下字符串“Python”。 该字符串的长度为 6,索引列表为 0、1、2 到 5。
>>> string_1 = 'Python'
当您同时指定起始值和终止值时,您会得到一个从 start 延伸到 stop-1 的字符串切片。 因此,string_1[1:4] 返回“yth”。
>>> string_1 = 'Python' >>> string_1[1:4] 'yth'
当您未指定起始值时,将使用默认起始值零,并且切片从索引零开始并向上延伸到停止 – 1。
在这里,停止值为 3,因此切片从索引 0 开始,一直到索引 2。
>>> string_1[:3] 'Pyt'
当您不包括停止索引时,您会看到切片从起始索引 (1) 开始并一直延伸到字符串的末尾。
>>> string_1[1:] 'ython'
忽略开始值和结束值将返回整个字符串的一部分。
>>> string_1[::] 'Python'
让我们用步长值创建一个切片。 将开始、停止和步进值分别设置为 1、5 和 2。 我们得到一段字符串,从 1 开始延伸到 4(不包括结束点 5),包含每隔一个字符。
>>> string_1[1:5:2] 'yh'
当您使用负步时,您可以获得从字符串末尾开始的切片。 将步长设置为 -2,string_1[5:2:-2] 给出以下切片:
>>> string_1[5:2:-2] 'nh'
因此,为了获得字符串的反向副本,我们跳过起始值和终止值并将步长设置为 -1,如下所示:
>>> string_1[::-1] 'nohtyP'
总结:字符串[::-1] 返回字符串的反向副本。
使用内置函数和字符串方法反转字符串
Python 中的内置 reversed() 函数将返回字符串元素的反向迭代器。
>>> string_1 = 'Python' >>> reversed(string_1) <reversed object at 0x00BEAF70>
因此,您可以使用 for 循环遍历反向迭代器:
for char in reversed(string_1): print(char)
并以相反的顺序访问字符串的元素。
# Output n o h t y P
接下来,您可以使用以下语法在反向迭代器上调用 join() 方法:
下面的代码片段显示了几个示例,其中分隔符分别是连字符和空格。
>>> '-'.join(reversed(string1)) 'n-o-h-t-y-P' >>> ' '.join(reversed(string1)) 'n o h t y P'
在这里,我们不需要任何分隔符; 所以将分隔符设置为空字符串以获取字符串的反向副本:
>>> ''.join(reversed(string1)) 'nohtyP'
使用 .join(reversed(some-string)) 返回字符串的反向副本。
使用 timeit 比较执行时间
到目前为止,我们已经学习了两种反转 Python 字符串的方法。 但是他们中哪个更快呢? 让我们找出来。
在我们为简单的 Python 表达式计时的先前示例中,我们没有任何设置代码。 在这里,我们正在反转 Python 字符串。 当字符串反转操作运行由数字指定的次数时,设置代码是只运行一次的字符串的初始化。
>>> import timeit >>> timeit.timeit(stmt="string_1[::-1]", setup = "string_1 = 'Python'", number = 100000) 0.04951830000001678 >>> timeit.timeit(stmt = "''.join(reversed(string_1))", setup = "string_1 = 'Python'", number = 100000) 0.12858760000000302
对于反转给定字符串的相同运行次数,字符串切片方法比使用 join() 方法和 reversed() 函数更快。
使用 timeit 为 Python 函数计时
在本节中,让我们学习如何使用 timeit 函数为 Python 函数计时。 给定一个字符串列表,以下函数 hasDigit 返回至少有一个数字的字符串列表。
def hasDigit(somelist): str_with_digit = [] for string in somelist: check_char = [char.isdigit() for char in string] if any(check_char): str_with_digit.append(string) return str_with_digit
现在我们想使用 timeit 测量这个 Python 函数 hasDigit() 的执行时间。
让我们首先确定要定时的语句(stmt)。 它是对函数 hasDigit() 的调用,以字符串列表作为参数。 接下来,让我们定义设置代码。 你能猜出设置代码应该是什么吗?
要成功运行函数调用,设置代码应包括以下内容:
- 函数 hasDigit() 的定义
- 字符串参数列表的初始化
让我们在设置字符串中定义设置代码,如下所示:
setup = """ def hasDigit(somelist): str_with_digit = [] for string in somelist: check_char = [char.isdigit() for char in string] if any(check_char): str_with_digit.append(string) return str_with_digit thislist=['puffin3','7frost','blue'] """
接下来,我们可以使用 timeit 函数并获取 hasDigit() 函数运行 100000 次的执行时间。
import timeit timeit.timeit('hasDigit(thislist)',setup=setup,number=100000)
# Output 0.2810094920000097
结论
您已经学习了如何使用 Python 的 timeit 函数为表达式、函数和其他可调用对象计时。 这可以帮助您对代码进行基准测试,比较同一函数的不同实现的执行时间,等等。
让我们回顾一下我们在本教程中学到的内容。 您可以使用语法为 timeit.timeit(stmt=…,setup=…,number=…) 的 timeit() 函数。 或者,您可以在命令行运行 timeit 来为短代码片段计时。
下一步,您可以探索如何使用其他 Python 分析包(如 line-profiler 和 memprofiler)分别针对时间和内存分析您的代码。
接下来,学习如何在 Python 中计算时差。