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Cython系列教程:五.练习题:求素数

Cython系列教程:五.练习题:求素数

作者: DeepNLPLearner | 来源:发表于2021-01-03 18:28 被阅读0次

    1 Cyhton的编译方法

    首先我们创建一个helloworld.pyx:

    # pyx 文件
    print('Hello World')
    

    接下来看一下两种编译C的方式
    1) setuptools的方式

    from setuptools import setup
    from Cython.Build import cythonize
    
    setup(
        ext_modules = cythonize("helloworld.pyx")
    )
    

    然后执行命令:python setup.py build_ext --inplace,然后就可以在py文件中按照常规模块的导入方式进行导入了。
    2)pyximport 的方式

    >>> import pyximport   # 导入pyximport
    >>> pyximport.install()  # 初始化
    >>> import helloworld    #导入我们要的模块 
    Hello World
    

    pyximport还支持导入常规的python模块,它的编译过程是在执行过程中进行的,所以运行到import helloworld这一行的时候会比较 慢,因为需要先编译。需要注意的是,当遇到Cython编译不了的情况,默认是按照python正常导入模块的方式进行导入的,也就是说,pyximport并不发挥作用。

    2 看一个求素数的案例

    首先,在Cython中我们用C定义一个求素数的函数primes:

    # 文件:primes_c.pyx
    # 用C的方式写求素数函数
    def primes(int nb_primes):
        cdef int n, i, len_p
        cdef int p[1000]
        if nb_primes > 1000:
            nb_primes = 1000
    
        len_p = 0  # The current number of elements in p.
        n = 2
        while len_p < nb_primes:
            # Is n prime?
            for i in p[:len_p]:
                if n % i == 0:
                    break
    
            # If no break occurred in the loop, we have a prime.
            else:
                p[len_p] = n
                len_p += 1
            n += 1
    
        # 将函数返回值变成python中的list
        result_as_list  = [prime for prime in p[:len_p]]
        return result_as_list
    

    然后,我们用C++写一个同样的函数

    # distutils: language=c++
    # 需要指定编译语言为c++,否则会按照c来编译
    # 文件:primes_cpp.pyx
    
    from libcpp.vector cimport vector # 导入C++中的Vector
    
    def primes(unsigned int nb_primes):
        cdef int n, i
        cdef vector[int] p 
        p.reserve(nb_primes) # 设置容器容量为nb_primes
    
        n = 2
        while p.size() < nb_primes:
            for i in p:
                if n % i == 0:
                    break
            
            else:   # 如果n没有被现有素数整除,说明n是素数
                p.push_back(n) # 将素数加入到p中
            n += 1
        
        return p # Vector可以和list进行直接导出
    

    可见,C++中的vector和python中list是非常类似的,因此,返回list的时候,可以直接返回p这个vector,但是在c的实现中,我们必须进行一次类型转换。
    (注意python中的for...else...用法)
    ** 注**:C++版本的Cython文件是不可以用pyximport方式进行动态编译的。
    写一个编译文件:

    from setuptools import setup
    from Cython.Build import cythonize
    
    setup(
        ext_modules=cythonize(['primes_cpp.pyx',
                                'primes_c.pyx'],
                              annotate=True # 生成 html格式的编译结果注释
                              )    
    )
    

    然后可以看一下两种实现的效率:
    python -m timeit -s "from primes_c import primes" "primes(1000)"
    python -m timeit -s "from primes_cpp import primes" "primes(1000)"
    我发现C比C++还是要快,毕竟C++这里用的是vector这种动态数组。

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