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极限测试之Matlab与Forcal有无JIT加速器的比较

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电梯直达

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1、简单循环

Matlab 2009a在运行以下代码时使用了JIT加速器，获得了和C/C++近乎相同的运行速度：

clear all
. |) e6 [) }1 ?7 A. T4 o\" S
tic\" l. \! V1 r& Z0 G7 G% t) d5 x' c
s=0;* _/ a% d7 p( ]' O% j' e
for k=1:10000
- l9 F, S: U1 Q n' v
for i=1:1000% H: C5 g* g' L: y7 ?
s=s+1;
2 H3 L+ V2 {! _* q
end6 J8 u, B( s) o0 E4 U0 [
end1 b/ M4 V1 ~& V1 F. J\" U
s
6 f& M* W% y, I) V
toc
5 H. n0 P V3 O; v, T
& L. r/ f3 M) B, x# B\" x0 t
s =
Z1 H! r) U5 _6 k) h
% x# d9 ~9 O. a% A7 f6 `
10000000# Z8 S; m& F8 ^9 |% |3 p; y
4 f, e: c- b1 P3 ~
Elapsed time is 0.092808 seconds.

复制代码

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

Forcal没有JIT加速器，代码：

!using["sys"];
. x P( |6 ?/ \% ]1 I! d0 t: Y8 S
mvar:
# K6 c/ q* D! ^, D2 J& k
t0=clock(),; N5 Z/ P& \: H, s! @, ?8 ?$ L\\" @
s=0,, b' w- k) m' s$ H$ h: Q. M% A
k=0, while{k<10000,; Z4 k( s; G& D, X7 Q
i=0, while{i<1000,s=s+1, i++},2 S5 J* Y! C$ S( R
k++- Z7 \3 | ?0 q8 n& x
},
( M$ V8 H5 L# [$ l- n; H3 V
s;+ q4 {8 h7 D/ c) r
[clock()-t0]/1000;

结果：
10000000.
0.704 秒

二者运行效率相差7倍多。

2、循环中稍微加点东西

Matlab代码：

clear all4 {. L+ e* B2 P\" i/ O u9 o6 j ?
tic4 Y% W$ G/ q0 u' i2 |, J
s=0;0 P5 m% T# g9 ^8 u' p
for k=1:1000! {1 b0 p$ D$ v' A. f2 S
for i=1:1000) `0 M$ G: I\" D: N1 v0 ` ?
s=s+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i);
7 S5 N# F! d6 M. i
end
( o6 d0 u- i# _. a' V
end
% @$ L\" c: T5 y5 A
s
9 C3 M0 d+ N$ s/ T7 {5 I\" t
toc
0 O3 f( p x0 X. |9 _\" G
- x7 E0 g4 ^! t; k
s =8 o% h9 Z+ i% t\" N1 d: W1 B
: i& o; X, L. `% D
1.1009e+007
/ S, l9 T$ K4 _; q- Q
$ Z7 R. v# X; b+ L4 x
Elapsed time is 0.727535 seconds.

复制代码

Forcal代码：

!using["sys"];
; }3 `# V1 I; ~9 ?2 F
mvar:& J y4 I$ f' ^( W' P
t0=clock(),
4 _2 c, w& X9 Z8 {
s=0,0 I! v# ]3 e7 T
k=1, while{k<=1000,* _& W, ^/ j( ^, Z# f5 r0 v
i=1, while{i<=1000, s=s+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i), i++},8 u x* V+ L$ R/ k9 \
k++
8 E# h0 G9 J S\\" L
},. T. [3 w# p& R' f0 E1 W0 i
s;5 j\\" w) Q# E) z* |+ y
[clock()-t0]/1000;

结果：
11008953.66602346
1.031

二者效率相差已比较小。

3、再增加一个函数调用

Matlab代码：

clear all
8 j6 ^! d$ L/ q) c
f=@(x)x+1;
# n. e% x3 S6 |1 O1 M* }# O6 b+ [
tic
3 @, q+ p5 P5 S8 u% t4 W6 R, E
s=0;# J9 {; R- Z\" G& e3 m, O6 ?
for k=1:1000
4 O\" E# X: J, ^
for i=1:1000 j2 e) }! y! {1 Y& D7 w\" J9 U
s=s+f(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i);5 e$ h t6 ?! l! @' E
end) V, I( }\" N- n5 M
end6 s: \2 X o1 W0 S* N4 l0 D' \
s, X4 v- ]! ~) R5 [2 Q
toc
, M1 z+ m# e* `2 m$ Y+ Q
\" J& v3 ~7 D\" x$ Z% z! i
s =$ x* }0 x/ [& u* _; q
; o8 Y- I; x2 {. Z* p3 h
5.1251e+0080 c8 e& u- d/ s. q7 d
) E5 P0 }* \ T0 ]4 g
Elapsed time is 2.173128 seconds.

复制代码

Forcal代码：

!using["sys"];
& {! g( {& B4 c: G
f(x)=x+1;
: v, _& H7 ^( A
mvar:8 o8 g# w* O3 y& v+ G$ |
t0=clock(),6 J4 F2 i$ d+ r2 r9 {
s=0,
2 F: E, G9 h7 h
k=1, while{k<=1000,
' @6 g: q$ X' N* V* V
i=1, while{i<=1000, s=s+f(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i)+1+sin(i), i++},
, f1 _6 s' Q7 ] Y7 S: j
k++8 n5 A C/ W9 r3 t( u
},% c$ p* W9 h9 r1 j$ b9 O; U7 ?
s;7 d3 j% L3 s\\" t* ]( e! W
[clock()-t0]/1000;

结果：
512508953.6658993
1.078

可以看出，Matlab效率已不及Forcal。
故JIT加速器虽好，但效果似乎并不明显。

zan

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发表于 2011-8-2 09:27 |只看该作者 |招呼Ta 关注Ta

在这里顺便说一下Forcal静态数组，静态数组是用字符串模拟的，但数组元素存取效率非常高，约是C/C++静态数组元素存取效率的1/5左右。

Forcal代码：

!using["sys"];
; k, P r3 }( h7 _ p$ F8 A2 E
mvar:
% ~8 `* u8 {! C$ t
a="\&\[1000]"/4, //用字符串模拟静态数组/ P- u+ o) O4 J* m/ S% N! o
t0=clock(),
8 @' V1 q% K7 a0 c+ ]* K
k=0, while{k<10000,
5 _) y, B, [# z5 |/ e
i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++}, //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值$ {8 K8 m. `* K7 A1 V
k++2 E) t' @3 H8 o. A8 v\\" o( w n$ c
},
, {0 _( u3 e' d\\" k
[clock()-t0]/1000;! T: h, G& h% R# G( l( E
( p/ c3 Y8 R5 y& l# q: E
a="\&\[1000]"/4, //用字符串模拟静态数组: }: N1 V# v- k) k1 q# [
i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++}, //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值$ O, d. U/ y5 q. e
t0=clock(),& c+ I6 ?5 c8 N. g\\" {
s=0,1 ?0 q( S' m\\" V+ v5 [
k=0, while{k<10000,
6 Q2 {4 \2 ]2 [% _. ?4 i* e( a
i=0, while{i<1000, s=s+getn(a+i), i++}, //用函数getn(a+i)获得静态数组元素的值
, s4 k Y7 S: X* ]4 y
k++$ f8 r3 k; x\\" k' Z9 O
},
( [7 y9 T9 L2 i; u) W3 Z# y
s;. |8 L# a# i2 ~# U8 i- d
[clock()-t0]/1000;

!using["sys"]; 
; k, P  r3 }( h7 _  p$ F8 A2 E
mvar: 
% ~8 `* u8 {! C$ t
a="\&\[1000]"/4,    //用字符串模拟静态数组/ P- u+ o) O4 J* m/ S% N! o

t0=clock(), 
8 @' V1 q% K7 a0 c+ ]* K
k=0, while{k<10000, 
5 _) y, B, [# z5 |/ e
  i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++},   //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值$ {8 K8 m. `* K7 A1 V

k++2 E) t' @3 H8 o. A8 v\\" o( w  n$ c

}, 
, {0 _( u3 e' d\\" k
[clock()-t0]/1000;! T: h, G& h% R# G( l( E

( p/ c3 Y8 R5 y& l# q: E

a="\&\[1000]"/4,    //用字符串模拟静态数组: }: N1 V# v- k) k1 q# [

i=0, while{i<1000, setn(a+i,2), i++},      //用函数setn(a+i,2)对静态数组元素赋值$ O, d. U/ y5 q. e

t0=clock(),& c+ I6 ?5 c8 N. g\\" {

s=0,1 ?0 q( S' m\\" V+ v5 [

k=0, while{k<10000, 
6 Q2 {4 \2 ]2 [% _. ?4 i* e( a
  i=0, while{i<1000, s=s+getn(a+i), i++},  //用函数getn(a+i)获得静态数组元素的值 
, s4 k  Y7 S: X* ]4 y
  k++$ f8 r3 k; x\\" k' Z9 O

}, 
( [7 y9 T9 L2 i; u) W3 Z# y
s;. |8 L# a# i2 ~# U8 i- d

[clock()-t0]/1000;

结果：
0.5620000000000001 //赋值用时间，秒
20000000.
0.579 //取值用时间，秒

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发表于 2011-8-2 08:45 |只看该作者 |招呼Ta 关注Ta

4、在JIT加速器下，Matlab的数组存取效率非常高

Matlab代码：

>> clear all! h0 a. f, {1 i% w, b( Q
a = linspace(1,1,1000);
/ R! s0 c8 P0 e1 X: i
tic. y: O% L9 ^, P, ?! B: J
for k=1:100009 [9 e y( z\" e) }: B0 I
for i=1:1000, O\" H6 D2 ^( Y0 v8 v. c
a(i)=2;
: _7 |. C, m9 t8 z* \
end: ]: L) [) h- @) w# r
end
# E4 X2 X; V% Y9 E' z
toc; X% U& `1 A; \ s: g' I
5 T# [% W5 I0 [& @) P' h) Q
tic
- ]+ F* N7 P% m2 `1 ~& I1 V. M
s=0;
& M8 A& }( p7 n0 ~- X
for k=1:10000
' L! p s\" D1 s* y# p' q$ C- | ~
for i=1:1000- M4 {) k+ _. X
s=s+a(i);
( X, C3 R( l8 y0 K, W8 S
end
5 I0 `4 z! _8 |7 z- d
end
. H\" R1 K2 ] U' Z9 ]5 P' \
s6 L+ W* O1 e: \* `$ Y. V' f
toc! @3 D% e; Q/ k6 a+ V7 _
Elapsed time is 0.140658 seconds.: p- Y9 s3 ~' s\" m! J
2 k& V1 I, ^! x
s =
9 m* Q8 _# R- w. U
6 X- f! S9 u0 A- \% R
200000005 N' K! M I- V( v2 |
7 y6 u0 c0 y! Y8 Y
Elapsed time is 0.091794 seconds.

复制代码

＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝

Forcal代码：

!using["math","sys"];
$ `: [( c/ c- S
mvar:
- n7 S( n$ N1 J2 l5 {\\" v) v1 I
main0(::a)=' Z# O% |) U# Z3 `) K8 y
a = linspace(1,1,1000),
7 X7 }: V# d& y3 o6 x& V
t0=clock(),
/ H/ Z) [\\" |- o# |- r
k=0, while{k<10000,+ `\\" i) ~0 W8 H) Z1 ]- x8 e
i=0, while{i<1000, a(i)=2, i++},
9 {3 ]/ _1 H% N' @5 q# ]8 W6 D! G
k++
. V1 x% m# v% f
},
\\" a* Z. S$ M/ n. e6 t, ?# K
[clock()-t0]/1000;: Y0 ?+ A/ i. ]/ ~! ]5 @
5 h- D( G8 v; P1 l3 V0 X7 E$ z
main1(::a)=% K3 a+ t. f* t3 d# a\\" d- B1 w- t
t0=clock(), s=0,0 q/ o3 q; n1 ~$ P; N
k=0, while{k<10000,
9 E* g# Z- F4 r+ I, n; B1 }& k
i=0, while{i<1000, s=s+a(i), i++},4 ^* p# V2 u\\" N: }+ r
k++5 S7 O1 J- ^) _1 A+ U
},# k. M, ]8 Q7 v3 T; `8 T
s;: A( [\\" C9 l0 }/ F& ]
[clock()-t0]/1000;

!using["math","sys"]; 
$ `: [( c/ c- S
mvar: 
- n7 S( n$ N1 J2 l5 {\\" v) v1 I
main0(::a)=' Z# O% |) U# Z3 `) K8 y

a = linspace(1,1,1000), 
7 X7 }: V# d& y3 o6 x& V
t0=clock(), 
/ H/ Z) [\\" |- o# |- r
k=0, while{k<10000,+ `\\" i) ~0 W8 H) Z1 ]- x8 e

i=0, while{i<1000, a(i)=2, i++}, 
9 {3 ]/ _1 H% N' @5 q# ]8 W6 D! G
  k++ 
. V1 x% m# v% f
}, 
\\" a* Z. S$ M/ n. e6 t, ?# K
[clock()-t0]/1000;: Y0 ?+ A/ i. ]/ ~! ]5 @

5 h- D( G8 v; P1 l3 V0 X7 E$ z
main1(::a)=% K3 a+ t. f* t3 d# a\\" d- B1 w- t

t0=clock(), s=0,0 q/ o3 q; n1 ~$ P; N

k=0, while{k<10000, 
9 E* g# Z- F4 r+ I, n; B1 }& k
  i=0, while{i<1000, s=s+a(i), i++},4 ^* p# V2 u\\" N: }+ r

k++5 S7 O1 J- ^) _1 A+ U

},# k. M, ]8 Q7 v3 T; `8 T

s;: A( [\\" C9 l0 }/ F& ]

[clock()-t0]/1000;

结果：
15.484 //存数据所用时间，秒
20000000.
5.531 //取数据所用时间，秒

－－－－－－－－－－

用函数sys::A()存取数组数据效率稍高些：

!using["math","sys"];
4 S. A2 H; [8 o+ @, T$ ` q
mvar:\\" v5 ]. O\\" L. ^. k# \
main0(::a)=
: i2 x& ]1 N7 h |
a = linspace(1,1,1000),
+ c5 K& i) c6 I4 [- P/ b `1 _1 p
t0=clock(),
& Z. Z) ]7 b3 ~
k=0, while{k<10000,9 x0 A' y/ p0 w0 H, e& R1 e
i=0, while{i<1000, A(a,i)=2, i++},\\" E' \* X4 B# S2 A9 R8 C
k++6 R' t3 \; Q$ @& ?6 s
},' n! O9 f' B3 v) i* [
[clock()-t0]/1000;
8 R5 ^1 K l8 w: `1 J
) v: f' Q3 u2 D' \! J
main1(::a)=9 } u7 l- S/ w
t0=clock(), s=0,
! R1 i, q\\" X( B6 y
k=0, while{k<10000,
1 g\\" G* R* R# K' l& N
i=0, while{i<1000, s=s+A(a,i), i++},
) H5 p% m5 m: Q! r2 q- }( f6 c
k++/ x* _ H ]* N& z( \: d# t
},7 L) `) P: }- D* \ s
s;
3 w/ b; B- \* R
[clock()-t0]/1000;

!using["math","sys"]; 
4 S. A2 H; [8 o+ @, T$ `  q
mvar:\\" v5 ]. O\\" L. ^. k# \

main0(::a)= 
: i2 x& ]1 N7 h  |
a = linspace(1,1,1000), 
+ c5 K& i) c6 I4 [- P/ b  `1 _1 p
t0=clock(), 
& Z. Z) ]7 b3 ~
k=0, while{k<10000,9 x0 A' y/ p0 w0 H, e& R1 e

i=0, while{i<1000, A(a,i)=2, i++},\\" E' \* X4 B# S2 A9 R8 C

k++6 R' t3 \; Q$ @& ?6 s

},' n! O9 f' B3 v) i* [

[clock()-t0]/1000; 
8 R5 ^1 K  l8 w: `1 J
 
) v: f' Q3 u2 D' \! J
main1(::a)=9 }  u7 l- S/ w

t0=clock(), s=0, 
! R1 i, q\\" X( B6 y
k=0, while{k<10000, 
1 g\\" G* R* R# K' l& N
  i=0, while{i<1000, s=s+A(a,i), i++}, 
) H5 p% m5 m: Q! r2 q- }( f6 c
  k++/ x* _  H  ]* N& z( \: d# t

},7 L) `) P: }- D* \  s

s; 
3 w/ b; B- \* R
[clock()-t0]/1000;

结果：
10.469
20000000.
3.781

－－－－－－－

在不使用函数sys::A()时，Forcal存数组数据耗时与matlab之比约110:1，取数组数据耗时与matlab之比约60:1。
在使用函数sys::A( )时，Forcal存数组数据耗时与matlab之比约75:1，取数组数据耗时与matlab之比约41:1。

matlab的JIT加速器对数组元素的存取效果是明显的，获得了与C/C++近乎相同的存取效率。

Forcal之所以存取比较慢，原因在于动态数组由扩展库提供，数组元素的存取由函数的层层调用来实现。不过，数组元素的存取效率体现了Forcal对扩展库中任意对象的存取效率。

5、在循环中加点东西

matlab代码：

>> clear all2 Q' Z0 ]( M\" S& Y J
f=@(x)x+1;1 o0 c- h0 Q g. n\" ^
a = linspace(2,2,1000); \# O/ K' Q1 E4 I' B: M. y
tic7 i$ ?\" B+ t* t
s=0;
4 U: G% p* L( ^/ m
for k=1:1000
( f* f- ^9 a\" o/ z. L; C k% ~* Y' f
for i=1:1000
5 l$ n' u. Z9 Z! |$ L6 m7 X
s=s+f(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i))+1+sin(a(i));\" b+ A* C# p* R: ]
end
2 v/ v$ G) J+ F7 h
end
$ ?! p1 x/ n# d7 Q: S# X7 L
s- g N% j6 A9 w% T+ @; @% O) ^ ?
toc9 I: o. u+ W2 L% ]4 I- T
% D, W7 s( h2 q+ X
s =$ D: b) u: w2 u
- m3 l1 A- m; O/ S+ c4 W
2.4002e+007
$ \( _3 {: F/ Y7 y# L
! v2 S$ N o/ j6 E
Elapsed time is 2.252997 seconds.

复制代码

Forcal代码：

!using["math","sys"];) J0 m! O2 x4 p5 p7 [# F( |/ u
mvar: q4 `+ i* R7 ^+ M1 v
f(x)=x+1;* n2 i$ N. |3 h$ v8 q7 ^
main0(::a)=
# X% m8 @; H8 c, A! w9 {! k& {
a = linspace(2,2,1000),
l( q\\" \8 z) L4 i) e5 B
t0=clock(), s=0, F4 W, F6 Z, D
k=0, while{k<1000,3 e/ l. A! ?$ B2 @7 j9 s& r! R
i=0, while{i<1000, s=s+f(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i)), i++},
7 X% S3 z- {# s3 z2 k, g [4 Q( ^
k++
8 v5 M+ ~8 j- P- i1 o
},4 d) b5 k( V6 p( ^# z0 ~& R
s;7 D' l9 {8 z2 t5 D% N. J
[clock()-t0]/1000;

!using["math","sys"];) J0 m! O2 x4 p5 p7 [# F( |/ u

mvar:  q4 `+ i* R7 ^+ M1 v

f(x)=x+1;* n2 i$ N. |3 h$ v8 q7 ^

main0(::a)= 
# X% m8 @; H8 c, A! w9 {! k& {
a = linspace(2,2,1000), 
  l( q\\" \8 z) L4 i) e5 B
t0=clock(), s=0,  F4 W, F6 Z, D

k=0, while{k<1000,3 e/ l. A! ?$ B2 @7 j9 s& r! R

i=0, while{i<1000, s=s+f(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i))+1+sin(A(a,i)), i++}, 
7 X% S3 z- {# s3 z2 k, g  [4 Q( ^
  k++ 
8 v5 M+ ~8 j- P- i1 o
},4 d) b5 k( V6 p( ^# z0 ~& R

s;7 D' l9 {8 z2 t5 D% N. J

[clock()-t0]/1000;

结果：
24002271.69189384
5.172

二者效率现在只有一倍差距。

－－－－－－－－－－

不过，显然matlab和Forcal的程序应该这样写：

matlab程序：

clear all: {7 Z G7 U) P\" p) Q
f=@(x)x+1;
, [5 i2 {; x; L5 J; ~! E( A# a6 m9 I
a = linspace(2,2,1000);; Y! B# l& {& b) k h, t5 H
tic
( F) O& C+ a3 Q: ^' M8 F& ~
s=0;6 B- f1 s5 y! G$ T2 R$ S- M
for k=1:1000
' R3 B8 t7 a% A) G- m X
for i=1:1000- r- Z& g$ A: p6 w( d' H
t=a(i);
# m5 {6 X' X* l* e
s=s+f(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t);
7 X. t. G; f+ _
end( B) N, Q$ I& V6 @0 a+ P
end
0 H& T9 i+ y( ?
s
: ~! p3 p2 {$ @; b2 C/ q
toc
' z1 r+ S( r# R
7 g2 P. O# {' X( t3 y& j
s =* m2 w/ O+ H! t( Q. V
8 T! }6 X0 q% p ^/ ~
2.4002e+0071 J3 R4 V$ y: T3 R$ s, N D+ X' @
* Z7 C+ s# ^3 u9 ?
Elapsed time is 2.043909 seconds.

复制代码

Forcal程序：

!using["math","sys"];* c/ Y; A' k, d$ A
mvar:
8 Q5 Z t7 C' `4 a& W }
f(x)=x+1;: }0 F+ Q1 O/ m8 q
main0(::a)=
% w) I; R1 ~5 @
a = linspace(2,2,1000),7 u7 H7 p) W5 P: M: S* p
t0=clock(), s=0,
/ i& I( ^; y6 H' j( P1 a
k=0, while{k<1000,
; b( O2 T+ A2 s7 @7 B
i=0, while{i<1000, t=a(i), s=s+f(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t)+1+sin(t), i++},
4 g2 V' H. i1 Z* C/ E2 }
k++6 N3 K3 ]1 F+ l5 ]\\" H2 I: h' W
},
( w, X1 c# [; U
s;
4 {. G* ]\\" N3 g* F
[clock()-t0]/1000;