查看: 3835|回复: 6

加速matlab运行的三重境界

字体大小: 正常放大

zzwszj

37 主题	2 听众	557 积分

先知

升级 85.67%

该用户从未签到

电梯直达

1^#

发表于 2004-12-21 11:00 |只看该作者 |倒序浏览

|招呼Ta 关注Ta

发信人: fork (撒哈拉沙漠的沙), 信区: Matlab 1 Z P! v8 c7 B# Y$ c8 J [标题: 加速matlab运行的三重境界+ C5 v: M0 @6 S1 x0 }3 ]4 j' m 发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Jul 1 14:27:30 2004) 6 ]4 c8 m% b3 M1 x 9 P/ U" ^# U* @4 r加速matlab运行的三重境界

一、遵守Performance Acceleration的规则 $ B: C) J( V( ? / V, A7 J7 i3 d关于什么是“Performance Acceleration”请参阅matlab的帮助文件。我只简要的将4 K$ O+ L- _ X+ D+ y2 o 其规则总结如下7条： : c) n# N" i2 y% @# J% F' h5 S1、只有使用以下数据类型，matlab才会对其加速：4 |, C2 D2 v, c2 j logical,char,int8,uint8,int16,uint16,int32,uint32,double u$ I2 t9 e! Z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 ! [' \; `' c- \/ _re,single, ' _* o( |8 p+ V $ s1 \3 u' N0 Q- Xfunction handle,java classes,user classes,int64,uint64 . k& |" t# `0 `8 b: b2、matlab不会对超过三维的数组进行加速。 9 s; ?$ D7 J3 A3、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# A+ P3 F5 l; w0 W* n5 G% @3 ` 来表示； Z' B4 C, g3 D& Vb、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* z$ h5 e) v* W 据类型，只使用 - |2 F) Z% T* l7 x! H三维以下的数组；c、循环内只调用了内建函数（build-in function）。 [* a# X1 w# R. T# |4、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 . f& @1 Y; H% G5 S, |; E加速运行。$ _) Q3 _* L2 ^; i0 o5 ~/ O 5、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：% B$ s, j2 t W# C/ m; j# {8 l x = a.name; for k=1:10000, sin(A(k)), end;. h& z8 S7 h5 _ 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 : z; ~1 U& \& U) b9 F度。8 H, S1 f/ p! Y7 C# T& E. F: } 7、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 ; K5 _+ i5 N" Q7 g& z运行速度。$ j! I- F7 ]- u; O1 d2 U

二、遵守三条规则 6 r! B6 F- Y v- T0 T! `" l1 T' b Z9 C9 F 1、尽量避免使用循环,MATLAB的文档中写到“MATLAB is a matrix language, whic ( e% I3 A( B) d* K+ d' S) ~h means it is designed : t R; k8 f9 ^* J" m( Z5 } 9 A8 d* o2 G5 Sfor vector and matrix operations. You can often speed up your M-file c( p+ n2 V+ v! h: K* C+ h4 O ode by using - ]) D8 i/ ~" b. ^# W% Gvectorizing algorithms that take advantage of this design. Vectorizati ) e3 P S: o, j, A# e$ ^5 q6 H6 Von means converting 9 O* A: w# m# tfor and while loops to equivalent vector or matrix operations.”。改进 ( J/ \2 m! _+ l这样的状况有两种方法： * H2 P, {; H/ B4 j0 \ 0 W2 v4 q* j$ b4 w3 v) D/ L2 va、尽量用向量化的运算来代替循环操作。如将下面的程序：3 f, u4 C. ]) V3 C* Y6 }6 v% r" w ' z+ t" E$ d0 w& |6 | i=0; * l' C" j' G. `7 n- k( yfor t = 0:.01:10 $ w0 W( @9 V; d. O) T- Si = i+1;8 f- ]/ [' m) E, n, ?- i# c y(i) = sin(t);7 d+ s5 w# V5 x2 o0 u end$ j! E; F( S D/ Q& K9 J 替换为： / R3 ^2 `) ?( {- X7 S: }% g* It = 0:.01:10;1 R! [% k& P, x' i! i2 Q. g y = sin(t); 8 y& R: Y W* q. u; x2 R1 D \速度将会大大加快。最常用的使用vectorizing技术的函数有：All、diff、i) A: |' v8 }( L0 U8 k' x, m. m permute、permute、* S$ M- @- |% U; y reshape、squeeze、any、find、logical、prod、shiftdim、sub2ind、cums , m0 _5 m3 o( z. w3 hum、ind2sub、 ( Z9 e# d' d1 q* \0 }ndgrid、repmat、sort、sum 等。 8 G5 t& s" |' _5 x& s$ D3 A0 \* @8 s/ A0 I# b6 C! X$ `2 X 请注意matlan文档中还有这样一句补充：“Before taking the time to : s- v o, |' t + {) o: `0 R! n" c+ D( g# zvectorize your code, read the section on Performance Acceleration. 6 i& H# _9 N. a; e3 vYou may be able to 6 H% e4 b- E0 M( T2 ^( @) bspeed up your program by just as much using the MATLAB JIT Accelera) F* l7 E% B [ O7 x' `, G tor instead of. ^% d- y& M4 d7 I( i1 c8 Z vectorizing.”。何去何从，自己把握。 ' K7 Z1 h: E" z9 Q8 [8 [" ?$ A+ _' f: t# ^7 Y 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+ x& ~) d2 s+ g( o& m3 p. G 行循环次数少的，/ p2 D9 d; r7 l 内环执行循环次数多的。这样可以显著提高速度。' z3 _: ~, q& } `: r! y2 U 9 i( S2 w/ D! O9 R. ` 2、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、on7 ?' m- z' D* Y4 H es、cell、struct、 \2 ^+ |) P7 b: @, z1 d8 Arepmat等。 % @7 n5 h% q: [3 T7 }1 Hb、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： I/ p/ }3 q5 q( F ( g/ ^% D9 V8 K3 UA = int8(zeros(100)); 7 W" H! D5 `- J) e换成：9 e# C: A: \0 B' _/ C7 |$ ?' u A = repmat(int8(0), 100, 100);1 o. }" _% h U! N' ~2 D, ?2 \ c、当需要扩充一个变量的大小、维数时使用repmat函数。 ; a. s9 b" N" i6 p; n $ B; R# X v6 b1 d3、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。& M5 Y v* d4 i7 h. R8 X- r6 m4 ^, @ b、使用Functions而不是Scripts 。 ! ^. V7 [/ ^% X8 \ ?

三、绝招 5 C6 i6 E5 L) }" b4 g" }$ g : C& s$ K8 [6 w# O! I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。 W: o, u; w9 k7 N; i9 L1、改用更有效的算法* X5 K% F% E1 M: u. }" [- R7 G 2、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。 0 g X6 |1 F0 f, N % e# k- \1 Z' I$ p& ^5 B/ c+ x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++* k7 U% A: @% Y" S# @: y 语言文件，VC编译”。