Нова функция `find_finite` в Armadillo 3,5 пъти по-бавна от цикъла?

новите find_finite и find_nonfinite функции в Armadillo 4.300 са страхотни допълнения! В моите тестове с Rcpp обаче те са около 2,5 пъти по-бавни в сравнение със стандартен цикъл. По-долу е даден код за изчисляване на сумата и средната стойност с изтриване на главни и малки букви, съответстващо на опцията na.rm=TRUE на R. Сравнителните показатели за производителност от R показват, че първата версия (sum_arma и mean_arma) е около 3,5 пъти по-бърза в сравнение с цикъла. Правя ли всичко правилно? Някакъв начин за подобряване на производителността?

C++ код

#include <numeric>
#include <RcppArmadillo.h>
// [[Rcpp::depends(RcppArmadillo)]]


// [[Rcpp::export]]
double sum_arma1(arma::mat& X) {
    double sum = 0;
    for (int i = 0; i < X.size(); ++i) {
        if (arma::is_finite(X(i)))
            sum += X(i);
    }
    return sum;
}
// [[Rcpp::export]]
double sum_arma2(arma::mat& X) {
    return arma::sum(X.elem(arma::find_finite(X)));
}

// [[Rcpp::export]]
double mean_arma1(arma::mat& X) {
    double sum = 0;
    int n = 0;
    for (int i = 0; i < X.size(); ++i) {
        if (arma::is_finite(X(i))) {
            sum += X(i);
            n += 1;
        }
    }
    return sum/n;
}
// [[Rcpp::export]]
double mean_arma2(arma::mat& X) {
    return arma::mean(X.elem(arma::find_finite(X)));
}

Сравнителни резултати от R

# data
X = matrix(rnorm(1e6),1000,1000)
X[sample(1:1000,100),sample(1:1000,100)] = NA
# equal?
all.equal(sum(X, na.rm=TRUE),sum_arma1(X))
all.equal(sum(X, na.rm=TRUE),sum_arma2(X))
all.equal(mean(X, na.rm=TRUE),mean_arma1(X))
all.equal(mean(X, na.rm=TRUE),mean_arma2(X))

# benchmark
benchmark(
    sum(X, na.rm=TRUE),
    sum_arma1(X),
    sum_arma2(X),
    replications=100)

#                   test replications elapsed relative user.self sys.self
# 2         sum_arma1(X)          100   0.259    1.000     0.259    0.001
# 3         sum_arma2(X)          100   1.035    3.996     0.750    0.293
# 1 sum(X, na.rm = TRUE)          100   0.491    1.896     0.492    0.003

benchmark(
    mean(X, na.rm=TRUE),
    mean_arma1(X),
    mean_arma2(X),
    replications=100)

#                   test replications elapsed relative user.self sys.self
# 2         mean_arma1(X)          100   0.252     1.00     0.253    0.001
# 3         mean_arma2(X)          100   0.819     3.25     0.620    0.206
# 1 mean(X, na.rm = TRUE)          100   7.440    29.52     7.120    0.373

r performance rcpp armadillo
person user2503795    schedule 07.05.2014    source източник

Отговори (1)


arrow_upward
2
arrow_downward

Общите функции find_finite() и find_nonfinite() винаги ще бъдат по-бавни от специализираните цикли за сумиране. find_finite() не е проектиран специално за сумиране, а за общия случай на намиране на индексите на крайни стойности. Какво ще правите с тези индекси зависи от вас и вие сте избрали да ги използвате като входни данни за функцията .elem().

В кода arma::sum(X.elem(arma::find_finite(X))) функцията find_finite() трябва да премине през X, търсейки крайни стойности, и да съхрани получените индекси на крайните стойности във временен вектор. След това функцията член .elem() разглежда вектора, генериран от find_finite(), и създава друг вектор, който съдържа само крайни стойности. На свой ред векторът, генериран от .elem(), след това се използва от sum().

C++ позволява абстракции, така че вашият код да е доста компактен, но понякога трябва да плащате за такива абстракции. Общите функции винаги ще бъдат по-бавни от специализираните цикли.

Въпреки това, за аритметични функции като добавяне, умножение и т.н., Armadillo ще се опита да избегне генерирането на временни вектори/матрици, чрез използването на рамка за интелигентни забавени операции (базирана на шаблонни изрази), която поставя на опашка и комбинира няколко операции, преди да изпълни тях. Това намалява генерирането на временни материали.

Имплементацията на отложените операции е доста сложна, поради което се прави предимно за най-важните аритметични функции. Въпреки това Armadillo го има и в няколко други случая, например find(X > 123) ще избегне генерирането на временното за X > 123.

person mtall    schedule 08.05.2014