Какой прирост производительности можно ожидать при переносе алгоритма с Python на C++ или C?

Здравствуйте! В данном коде на Пайтоне используются следующие блоки: 

1. Для парсинга строк:

```python
content = contents(rcsb)
atoms = []
for line in content:
    if line[0] == 'ATOM':
        atom = [list(map(int, line[1:2])), line[2], line[3], line[5], line[8],
                list(map(float, line[10:13])), ]
        atoms.append(atom)
return atoms
```

2. Для выполнения вычислений:

```python
x2, y2, z2 = sympy.symbols('x y z', real=True)
eq2 = sympy.Eq((x2 - x0) ** 2 + (y2 - y0) ** 2, atom00 ** 2 - (z2 - z0) ** 2)
eq3 = sympy.Eq((x2 - x1) ** 2 + (y2 - y1) ** 2, atom11 ** 2 - (z2 - z1) ** 2)
eq4 = sympy.Eq(z2, (z0 + z1) / 2)

answer1 = sympy.solve([eq2, eq3, eq4])
answer0 = []
for q in answer1[1:2]:
    for k, i in q.items():
        if k == x2:
            answer0.append(i)
        if k == y2:
            answer0.append(i)
        if k == z2:
            answer0.append(i)

V1 = sympy.Matrix([x1, y1, z1])
E = sympy.Matrix([(x0 - x1) / length, (y0 - y1) / length, (z0 - z1) / length])
if len(answer0) > 1:
    A = sympy.Matrix([answer0[0] - x1, answer0[1] - y1, answer0[2] - z1])
    x, y, z = E[0], E[1], E[2]
    coordinates = []
    i = 1
    while i <= precision: 
        t = (2 * math.pi / precision) * i
        M = sympy.Matrix(
            [[(math.cos(t) + (1 - math.cos(t)) * x ** 2), ((1 - math.cos(t)
```

Какой вопрос вы бы хотели задать по поводу этих блоков кода?
  • 31 августа 2024 г. 7:54
Ответы на вопрос 2
При переносе алгоритма с Python на C++ или C можно ожидать значительного прироста производительности. Однако точный прирост будет зависеть от различных факторов, таких как конкретная реализация, специфика используемых библиотек и структуру данных.

### Оценка прироста производительности:

1. **Скорость выполнения**:
   - Python, как язык высокого уровня, имеет накладные расходы на интерпретацию кода, управления памятью и вызовы функций. C и C++ компилируются в машинный код, что может привести к значительному снижению времени выполнения.
   - В общем, для вычислительно-интенсивных задач на C/C++ может быть в 10-100 раз быстрее, особенно если код оптимизирован для данной архитектуры.

2. **Управление памятью**:
   - В Python управление памятью автоматизировано через сборщик мусора, что приводит к дополнительным накладным расходам. В C/C++ разработчик непосредственно управляет памятью, что позволяет более эффективно использовать ресурсы, но и увеличивает риск ошибок (например, утечки памяти).

3. **Оптимизация**:
   - C/C++ позволяет использовать низкоуровневые оптимизации, такие как SIMD (Single Instruction, Multiple Data) и оптимизацию на уровне компилятора, что может еще больше улучшить производительность. 
   - Алгоритмы, использующие математические расчеты, могут также быть оптимизированы с использованием библиотек, таких как Eigen для линейной алгебры или Boost для более высокоуровневых функций.

4. **Библиотеки**:
   - В Python для работы с математикой и символическими расчетами используется библиотека SymPy, которая не является быстрой по сравнению с аналогичными библиотеками на C++, такими как Eigen или Armadillo. Поэтому использование цельных математических библиотек в C/C++ может привести к дополнительному приросту производительности.

### Выводы:
При переносе вашего кода с Python на C/C++ вы можете рассчитывать на значительный прирост производительности, который в общем случае может варьироваться от 10 до 100 раз, особенно если вы сосредоточитесь на оптимизации алгоритмов и правильном управлении памятью. Однако для более точного ответа необходимо протестировать конкретную реализацию, так как производительность может сильно зависеть от фактических операций и структуры данных, используемых в коде.
Хочется быстрее.
начни с поиска узких мест и их оптимизации, так же можно попробовать pypy, после этого стоит рассмотреть cython

Какой ЯП выбрать для изучения
любой популярный компилируемый

Во сколько раз ожидать прироста в производительности работы алгоритма
неизвестно, в активных вычислениях может быть на порядок, но так же всегда можно написать кривую реализацию и только всё замедлить
Похожие вопросы