[转帖]加速matlab运行的三重境界

god

信人: fork (撒哈拉沙漠的沙), 信区: Matlab
6 ^8 {3 p. B+ L/ X. }标 题: 加速matlab运行的三重境界
发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Jul 1 14:27:30 2004)

加速matlab运行的三重境界
) W8 o0 h) `) U9 O
" ]% ?; u8 |7 U% g%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
$ v% E9 k" [  l& J%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
一、 遵守Performance Acceleration的规则
二、 遵守三条规则
4 _/ f0 X$ j; f% q" S三、 绝招
( j6 u8 a1 {& `' m/ R7 ]% b3 [- F
2 W4 i" f! O8 L" P; M%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
一、 遵守Performance Acceleration的规则

% h; |4 f* ^6 B8 S7 Z关于什么是“Performance Acceleration”请参阅matlab的帮助文件。我只简要的将
其规则总结如下7条：
1、只有使用以下数据类型，matlab才会对其加速：
( `8 l% ^) F9 H3 Q9 S" W0 w$ _logical,char,int8,uint8,int16,uint16,int32,uint32,double
, w6 ?- r, y- }3 G, d; h, }( N而语句中如果使用了非以上的数据类型则不会加速，如：numeric,cell,structu
re,single,

function handle,java classes,user classes,int64,uint64
2、matlab不会对超过三维的数组进行加速。
3、当使用for循环时，只有遵守以下规则才会被加速：a、for循环的范围只用标量值
来表示；
b、for循环内部的每一条语句都要满足上面的两条规则，即只使用支持加速的数
$ v4 _6 e5 n: `: z* y1 k2 O$ u* I8 D据类型，只使用
& m0 I* P" j& u9 O, W5 f# ?( Z& r三维以下的数组；c、循环内只调用了内建函数（build-in function）。
! g$ K1 O) S, ]& J4、当使用if、elseif、while和switch时，其条件测试语句中只使用了标量值时，将
加速运行。
/ P+ x1 n: m) L0 z5、不要在一行中写入多条操作，这样会减慢运行速度。即不要有这样的语句：
x = a.name; for k=1:10000, sin(A(k)), end;
6、当某条操作改变了原来变量的数据类型或形状（大小，维数）时将会减慢运行速
度。
7 ]; s: h/ D- i2 K+ j" Z7、应该这样使用复常量x = 7 + 2i，而不应该这样使用：x = 7 + 2*i,后者会降低
运行速度。

% f! ?$ |+ ~  O% k5 B. N. v) I! c%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
8 k3 p5 Y4 ~' S8 t二、 遵守三条规则

1、尽量避免使用循环,MATLAB的文档中写到“MATLAB is a matrix language, whic
h means it is designed
; Z" h% R3 [- N  Z/ M) z8 c5 R
: f# Y) Z: ~3 q% zfor vector and matrix operations. You can often speed up your M-file c
5 P' ?9 C7 ?  f2 y, m6 Kode by using
1 y) E! \5 n& S6 y! B2 }vectorizing algorithms that take advantage of this design. Vectorizati
. E: j, Q8 F, K3 q! v& [* aon means converting
* x6 B+ `) R: ]: rfor and while loops to equivalent vector or matrix operations.”。改进
这样的状况有两种方法：

a、尽量用向量化的运算来代替循环操作。如将下面的程序：
8 U! C! v# ~( g) R; V' y
7 g* E, P' ^% Ni=0;
for t = 0:.01:10
8 y) I3 T: V5 zi = i+1;
y(i) = sin(t);
# d3 q% t; \: gend
替换为：
/ e" e& j' D! U6 [, }t = 0:.01:10;
9 T$ \. V; p7 L" c% b3 e1 ky = sin(t);
) v3 V, V+ B4 I( S6 x9 e速度将会大大加快。最常用的使用vectorizing技术的函数有：All、diff、i
permute、permute、
reshape、squeeze、any、find、logical、prod、shiftdim、sub2ind、cums
um、ind2sub、
% P5 _5 w. u) v$ Q, Gndgrid、repmat、sort、sum 等。
: U+ X" q8 d, x# d4 F& b
请注意matlan文档中还有这样一句补充：“Before taking the time to
1 h7 N. S2 _: K- i- j: h8 b
vectorize your code, read the section on Performance Acceleration.
You may be able to
speed up your program by just as much using the MATLAB JIT Accelera
2 [& K6 e' H3 h! J, itor instead of
vectorizing.”。何去何从，自己把握。

b、在必须使用多重循环时下，如果两个循环执行的次数不同，则在循环的外环执
行循环次数少的，
/ A% v# Q8 i8 D2 d内环执行循环次数多的。这样可以显著提高速度。

2 h7 e# R3 l4 U4 l2、a、预分配矩阵空间，即事先确定变量的大小，维数。这一类的函数有zeros、on
" y' ]- r1 g1 t1 Ies、cell、struct、
repmat等。
b、当要预分配一个非double型变量时使用repmat函数以加速，如将以下代码：
: r- P4 d  H$ Z1 c
A = int8(zeros(100));
换成：
3 p; c; X" ~- S0 D3 NA = repmat(int8(0), 100, 100);
6 ]. K  C/ `; D; {, K/ q$ Vc、当需要扩充一个变量的大小、维数时使用repmat函数。
" u& ]6 h8 z4 ~) A1 m' A! [
3、a、优先使用matlab内建函数，将耗时的循环编写进MEX-File中以获得加速。
. S- M; C3 j- h3 w$ {$ _b、使用Functions而不是Scripts 。

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- W* d. N  `7 p& a%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
三、 绝招

+ t. j8 M5 K% E9 v$ d你也许觉得下面两条是屁话，但有时候它真的是解决问题的最好方法。
1、改用更有效的算法
) }& r  U: N8 w6 d2、采用Mex技术，或者利用matlab提供的工具将程序转化为C语言、Fortran语言。

关于如何将M文件转化为C语言程序运行，可以参阅本版帖子：“总结：m文件转化为c/c++
语言文件，VC编译