Comments / Profile of adeshere / Habr

Чукча не читатель! И не писатель. Чукча СЧИтатель

Profile Publications 1Comments 599Bookmarks 94

Сравним C++, JS, Python, Python + numba, PHP7, PHP8, и Golang на примере расчёта “Простое Число”

adeshere Dec 11 2020 at 18:01

Хочу добавить до кучи результаты тестирования на фортране. Правда, у меня нет других языков, только С++ в VS2008. Поэтому смог сравнить только с ним. Итак, сначала я тупо перекопировал си-шный код, и сразу столкнулся с первой проблемой:

Я подозреваю, что тут что-то неладное: for (int i; i < N; i++) {

В фортране такой цикл не сделаешь даже с помощью Do While: еще при компиляции будет неинициализированная переменная. Ну да ладно. Написал i=0… а тест все равно не работает. Функция не вызывается, т.к. ее результат игнорится. Короче, пришлось добавить в цикл счетчик простых чисел, который потом идет на печать. Только после этого фортран заработал. Что меня удивило, он оказался даже чуть медленнее, чем С++: 9.0 сек против 7.1. Правда, тут может быть эффект ключей компиляции: в фортране у меня стоит отладочный режим, а в Си я все делал по умолчанию, так как язык не знаю совсем и сборку настраивать не умею :-((

Но в реальной жизни мне обычно нужны чуть более сложные вычисления, а не только целочисленные. Поэтому я добавил в цикл небольшой массивчик и парочку синусов, чтобы исключить всякий шанс на такую оптимизацию, при которой эти строки просто игнорятся (верхнюю границу цикла пришлось поправить, естественно):

// test_c.cpp : Defines the entry point for the console application.
//

#include "stdafx.h"
#include <iostream>
#include <cmath>
#include <time.h>

using namespace std;


bool isPrime(int num)
{
    if (num == 2) {
        return true;
    }
    if (num <= 1 || num % 2 == 0) {
        return false;
    }

    double sqrt_num = sqrt(double(num));
    for (int div = 3; div <= sqrt_num; div +=2)
    {
        if (num % div == 0) {
            return false;
        }
    }
    return true;
}

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{
    int N = 50000;	//000
    int counter = 0;
	float array1[50000];
	for (int ii = 0; ii < N; ii++) {
	   array1[ii]=(float)ii;
	}

    clock_t start, end;
    start = clock();
    float summa=0;
	
    for (int i = 0; i < N; i++) {
	  if (isPrime(i)) {
		counter++;
		array1[i]=array1[i]+(float)i;	// Противо-оптимизатор
		summa=0;
		for (int ii = 0; ii < N; ii++) {
		  summa +=sin(array1[ii])/ii;	// Сумма "элементов" массива
		}
		for (int ii = 0; ii < N; ii++) {
		   array1[ii]=array1[ii]+sin(summa)/ii;	// Еще чуть-чуть синусов 
		}
  	  }
    }
    end = clock();
	cout << (end - start) / ((double) CLOCKS_PER_SEC);
	cout << " sec \n";
	cout << counter;
	cout << " primes \n";
	cout << summa;
	cout << " \n";
    return 0;
}

А это фортран. Да, по сравнению с С он достаточно многословный (особенно описание переменных), зато код читать много проще и ошибки типа Undefined Behavior заведомо невозможны, если специально не искать для этого особые трюки. Я уж не говорю про автоматический контроль выхода индекса за границу массива и прочие мелкие радости, которые в моем фортране по умолчанию включены, так как на скорость не влияют особо...:

 
      logical function isPrime(num)
      integer*8 num, i8, sqrt_num 
c
      if (num <= 0) stop (-13)      ! Проверка входа
      isPrime=.true.;   if (num <= 3) return    ! Многие верят, что число 1 - простое
      isPrime=.false.;   
c
      if (mod(num,2) == 0) return       ! все четные числа >2 очень непростые...
c      
      sqrt_num = int(sqrt(real(num)))   ! Этот блок кода не проверял.
      do i8=3,sqrt_num,2                ! просто доверился автору теста,
        if (mod(num,i8) == 0) return    ! что если остаток от деления == 0,
      end do                            ! то число не простое.
c      
      isPrime=.true.;    return
      end

c
c.....ПРО ГРАММА:
      integer*8, parameter :: test_limit=50000     ! сначала было 10000000
      logical       isPrime
      integer*8     prime_counter, num, ii
      integer       i_hour1, i_min1, i_sec1, i_iisec1
      integer       i_hour2, i_min2, i_sec2, i_iisec2
      real*8 ::       array(test_limit)=[(i,i=1,test_limit)], tmp_array(test_limit)
      real*8 ::       time, summa
c
c     В цикле будем считать простые числа, иначе ОН оптимизирует цикл:
      call gettim(i_hour1,i_min1,i_sec1,i_iisec1) ! Да, у нас вот такой геморрой
      prime_counter=0       
      do num=1,test_limit
        if (isPrime(num)) then                  
          summa=0.                          ! Никуда ты у меня не денешься, 
          prime_counter=prime_counter+1     ! будешь по-честному вызывать isPrime ;-)
          array(num)=array(num)+num         ! И вот это тоже будешь считать
          forall(ii=1:test_limit) tmp_array(ii)=sin(array(ii))/ii
          summa=sum(tmp_array)          ! Массив меняется на каждом шаге!
          array=array+sin(summa)/num    ! И контрольный выстрел. Теперь 
        end if                          ! ты у меня хрен что оптимизируешь!!!
      end do
c      
      call gettim(i_hour2, i_min2, i_sec2, i_iisec2)
      time=(i_iisec2-i_iisec1)/100.+(i_sec2-i_sec1)+(i_min2-i_min1)/60.+(i_hour2-i_hour1)/3600.
c
c     Результат пошлем на консоль:
      write(6,'(i12,2(a,f5.2))') prime_counter,' штук; ',time,' сек;  ',summa
      end

Вот выдача сишной программы:

68.293 sec 
5133 primes 
-1.#IND

А вот это — фортрановской:

5134 штук;  4.61 сек;   0.08

Разница во времени счета, хм… не очень понятная. Ведь согласно древним учениям, компилятор Си автоматически оптимизирует циклы?! Или нет?!? К сожалению, я не сумел найти правильные слова (т.е. библиотечные функции), чтобы как-то свернуть эти Си-шные циклы. Видимо, до уровня «зеленого чайника» в Си я пока не дотягиваю :-((
А без этих «правильных слов» фортран получается на порядок быстрее :-(((

Что же в сухом остатке? Если я новичок в языке, то выходит, что счетные задачи надо писать именно на фортране. Мало того, что сам язык много проще, так еще и библиотеки учить не нужно. Тупо взял простейшие операторы и получил результат. За который в других языках еще нужно бороться… В реальной науке задачи обычно все-таки больше похожи на мой тест, а не на первоначальный…

-2