python双层for循环优化,如何优化Python中的嵌套for循环

本文探讨了优化Python中双层for循环的几种方法,包括利用numpy的广播功能、内环展开以及使用Numba的@jit进行并行化。通过示例展示了不同方法在不同大小数组上的性能对比,强调了广播可能导致的内存开销问题,以及Numba JIT在加速计算方面的优势。

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纽比广播

如果不受内存限制,优化numpy中嵌套循环的第一步是使用广播并以矢量化的方式执行操作:import numpy as np

def mb_r(forecasted_array, observed_array):

"""Returns the Mielke-Berry R value."""

assert len(observed_array) == len(forecasted_array)

total = np.abs(forecasted_array[:, np.newaxis] - observed_array).sum() # Broadcasting

return 1 - (mae(forecasted_array, observed_array) * forecasted_array.size ** 2 / total[0])

但在这种情况下,循环是用C而不是Python进行的,它涉及到一个大小(N,N)数组的分配。在

广播不是灵丹妙药,试着打开内环

如上所述,广播意味着巨大的内存开销。所以它应该小心使用,而且它并不总是正确的方法。虽然你的第一印象可能是在任何地方使用它-不要。不久前我也被这个事实搞糊涂了,看我的问题Numpy ufuncs speed vs for loop speed。为了不太冗长,我将在您的示例中显示这一点:

^{pr2}$

小型阵列(广播更快)forecasted = np.random.rand(100)

observed = np.random.rand(100)

%timeit mb_r_bcast(forecasted, observed)

57.5 µs ±

### 回答1: 双层 for 循环Python 中非常常见,它的语法如下: ```python for 变量1 in 序列1: for 变量2 in 序列2: # 执行代码块 ``` 其中,序列1 和序列2 可以是列表、元组、字符串、字典等可迭代对象。 例如,下面的代码会打印出一个九九乘法表: ```python for i in range(1, 10): for j in range(1, i+1): print(f"{j} x {i} = {i*j}\t", end="") print() ``` 输出结果如下: ``` 1 x 1 = 1 1 x 2 = 2 2 x 2 = 4 1 x 3 = 3 2 x 3 = 6 3 x 3 = 9 1 x 4 = 4 2 x 4 = 8 3 x 4 = 12 4 x 4 = 16 1 x 5 = 5 2 x 5 = 10 3 x 5 = 15 4 x 5 = 20 5 x 5 = 25 1 x 6 = 6 2 x 6 = 12 3 x 6 = 18 4 x 6 = 24 5 x 6 = 30 6 x 6 = 36 1 x 7 = 7 2 x 7 = 14 3 x 7 = 21 4 x 7 = 28 5 x 7 = 35 6 x 7 = 42 7 x 7 = 49 1 x 8 = 8 2 x 8 = 16 3 x 8 = 24 4 x 8 = 32 5 x 8 = 40 6 x 8 = 48 7 x 8 = 56 8 x 8 = 64 1 x 9 = 9 2 x 9 = 18 3 x 9 = 27 4 x 9 = 36 5 x 9 = 45 6 x 9 = 54 7 x 9 = 63 8 x 9 = 72 9 x 9 = 81 ``` ### 回答2: Python双层for循环是指在程序中嵌套使用两个for循环来实现特定的操作或任务。双层for循环可以用于处理二维数组、嵌套列表或矩阵等数据结构。 双层for循环的结构如下: ```python for 变量1 in 序列1: for 变量2 in 序列2: # 执行操作或任务 ``` 在这个结构中,外层for循环控制着变量1的遍历,内层for循环控制着变量2的遍历。每次外层循环执行一次,内层循环完整地执行完所有迭代。这样就可以通过双层循环访问到序列1与序列2的所有元素,并进行相关操作。 例如,假设有一个二维数组arr,我们想将其中每个元素都打印出来,可以使用双层for循环实现: ```python arr = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] for row in arr: for col in row: print(col) ``` 这段代码会依次输出1、2、3、4、5、6、7、8、9。 在实际应用中,双层for循环还可以用来寻找数组中的特定元素、进行数据的统计分析、多层条件筛选等。需要注意的是,双层for循环嵌套层数可以根据实际需求增加或减少,但嵌套过多可能会导致性能问题,因此需要权衡选择合适的循环层数。 ### 回答3: Python双层for循环是一种循环嵌套的结构,用于在嵌套的数据结构中遍历元素。 例如,我们可以使用双层for循环来遍历一个二维列表。首先,外层的for循环用于遍历二维列表的每一行,然后内层的for循环用于遍历每一行中的元素。这样,我们就可以逐个访问和处理二维列表中的所有元素。 下面是一个简单的例子,假设我们有一个二维列表matrix,包含3行3列的整数: matrix = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]] 要遍历这个二维列表,我们可以使用双层for循环for row in matrix: # 外层for循环遍历每一行 for element in row: # 内层for循环遍历每一行中的元素 print(element) # 打印元素 运行以上代码,会输出1、2、3、4、5、6、7、8、9,表示遍历了整个二维列表。 双层for循环在处理需要对两个维度的数据进行操作时非常有用。例如,我们可以将双层for循环用于处理像素矩阵的图像处理,或者在二维数组中查找某一特定元素的位置等。 总之,Python双层for循环提供了一种方便的方式来遍历和处理嵌套的数据结构,使得我们能够更灵活地操作二维列表、图像矩阵等数据。
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