向量化(vectorization)是一种计算优化技术,通常是指将运算操作扩展到整个向量(数组)的过程,以替代使用循环遍历数组来对每个元素执行运算的过程。这种优化可以显著提高程序的执行效率,尤其是在大数据量、复杂运算的情况下。
向量化的实现通常是通过使用支持向量运算的库(如 NumPy、TensorFlow等)来实现的。这些库通常使用底层的C/C++/Fortran代码,将Python中的操作转化为高度优化的底层代码,并使用SIMD(单指令多数据流)指令或GPU(图形处理器)加速计算。这使得向量化操作比使用纯Python循环更快,因为它可以利用CPU或GPU的并行计算能力。
例如,考虑以下两个向量相加的示例:
# 使用循环遍历实现向量相加
def add_vectors(a, b):
result = []