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升级   91% TA的每日心情 | 难过 2012-8-27 18:22 |
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签到天数: 1 天 [LV.1]初来乍到
 |
首先要说明的是本测试系列,除了比较编译效率外,其余所有运行效率的比较都是将matlab的首次运行排出在外,因matlab程序首次运行效率较低。理论上,Forcal程序任意次运行效率都是一样的。不过话又说回来,任意程序包含的函数,有些是需要多次运行的,而有些仅运行一次,甚至一次都不运行,故matlab函数首次运行效率较低应该是一个缺点。但如果说,matlab函数首次运行会对函数进行优化,以后运行效率会显著提高,则matlab函数首次运行效率较低就成了一个优点。9 f+ k- D1 A" ~. H, w7 z7 S) x
/ M# N& I3 n# A' v' u
=============: |7 ?3 {/ {& c7 h8 G J; Q5 X
& O0 L" W6 P& b! B/ G/ @2 x* P本次演练要用matlab和Forcal实现两个实用函数并进行测试。当然,对脚本来说,这些函数用C/C++或Fortran来实现应是脚本的最佳选择。
& y. m: T; N0 B/ U" e# f+ n* W+ O
) X4 S' H; y2 `) i============= f# U/ Q, D( _! z2 o
4 Z0 C: ?3 p' @; ~+ w% w1、求解实系数方程组的全选主元高斯消去法:包含大量数组元素存取操作
. p/ t' G6 M0 F; G' i
3 V8 q0 a4 ]( qC/C++代码:- #include "stdafx.h"
\" t3 h1 M1 S. B( ]* C - #include <stdio.h>
5 E8 @+ y3 |$ g8 n, v9 c - #include <stdlib.h>
r! W# f4 v\" G: V - #include "time.h"; y5 W7 N, j+ Q. Y
- #include "math.h"0 S) W0 H5 j2 G. \3 m
- / k2 ?/ q$ j1 y6 l1 o
- int agaus(double *a,double *b,int n)3 g3 o% G* Y/ w( m6 t) }
- {3 [+ F; x1 o+ B- U: l; e
- int *js,l,k,i,j,is,p,q;
. {9 T0 ]( O x8 J8 ]% f# {2 l. G - double d,t;
# z8 G$ r: f7 y/ z$ ` - js=new int[n];! ^. H: J6 L1 _\" a0 o+ s& B; I
- l=1;2 K4 w* H$ P9 S
- for (k=0;k<=n-2;k++)
4 n: [. c5 j9 m% a - {! E: ~! y8 ^/ E. Y e
- d=0.0;$ G\" `$ \5 A8 M* x, t
- for (i=k;i<=n-1;i++)
: N6 r% ^& E; R - { G5 D- |$ Z+ U8 N' |! T
- for (j=k;j<=n-1;j++)0 i' Z5 [4 o8 B2 p% s6 J! V
- {8 R# I- p' O8 R0 a/ o) h
- t=fabs(a[i*n+j]);
% Q! x. C! ]! ~5 y! i' X - if (t>d) { d=t; js[k]=j; is=i;}
9 S6 p+ \\" ~* @+ e/ F - }
: \7 z9 ]) P5 D - }* q1 a! ^% _' @: {0 ^8 }5 x8 L
- if (d+1.0==1.0)) ]9 |# P- \5 f: ^& [6 d* v, u
- {8 t4 f9 h0 K* X# v6 Q& U* F+ T. }
- l=0;
9 o5 Q$ H) P. v7 l% D. j - }
- b3 C+ ~2 H0 M4 m# n - else8 a% W( u- x+ z% ]
- {
; C/ V3 s1 o. I* W& i - if (js[k]!=k)# C$ y- G4 {) \; j9 [\" F) l
- {
5 q' a- O& ]# z2 d+ W9 o, \. C0 L - for (i=0;i<=n-1;i++)
! N2 j4 b/ [. a8 E* O+ ?5 S - {
, T$ Y0 i- a0 P, ]3 u1 ` - p=i*n+k; q=i*n+js[k];9 `' h( k1 e: L# }\" o
- t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t;
. p, n; d( q s. } - }
6 D8 [ D( ]/ x - }; L- H6 e$ ~7 u& {) L5 u* @
- if (is!=k)! a: |) j9 _) @& ~9 Y
- {
3 q/ V+ R/ F& r6 \0 C2 O- `' l - for (j=k;j<=n-1;j++)) Q8 w7 J8 R8 ^
- {5 y7 g$ g; Q! F8 r Y7 z0 K
- p=k*n+j; q=is*n+j;
2 Y8 t/ S7 v3 b4 L - t=a[p]; a[p]=a[q]; a[q]=t; T3 k) l* e/ y\" u) I
- }+ R% p. z0 a8 D$ `) u
- t=b[k]; b[k]=b[is]; b[is]=t;1 S& S\" g' t( {; u
- }+ V4 ~. K% v6 T! ]
- }. R5 r% J& @$ N' H' y
- if (l==0)* G) |\" Z) o0 h- k% i
- {
! n! Z# A) N& Y0 l4 o6 A+ i - delete[] js; printf("fail\n");# b0 o1 Z* S. d2 L, q& `; z\" y) q
- return(0);4 O( m9 Z( @& z' e- a
- }
. J8 ?- \! w% e( \\" Y/ _ - d=a[k*n+k];
$ ?8 @ D& ]6 L/ \4 q: Q - for (j=k+1;j<=n-1;j++)
3 R3 C4 J+ g8 V9 _- J- [2 s/ Z - {- V# q# M3 Z, c/ A D) ?* r7 F
- p=k*n+j; a[p]=a[p]/d;
( E! M$ s\" O4 A\" u, F - }
& n7 n P9 w9 `: I# G5 T - b[k]=b[k]/d;* Q% o3 _9 K2 m) R: n
- for (i=k+1;i<=n-1;i++)
) u8 f: b: @( u* ^5 M) z: H& ] - {& b6 x* h+ P- n' n1 P4 h3 O6 o. ?
- for (j=k+1;j<=n-1;j++)
; M. c- E* A! Y! j; ] - {2 }. v; }8 E% @
- p=i*n+j;
$ O. H3 \% J- ^- ~ - a[p]=a[p]-a[i*n+k]*a[k*n+j];0 B+ F! j( A- ]' P# m5 z$ H
- }* J+ m0 d# g# J- r/ Q
- b[i]=b[i]-a[i*n+k]*b[k];
- a2 g. U: v* H# s1 ]- c$ p - }\" _2 R2 E- P# c* X+ j( m1 Y9 c% q
- }) v$ G# c; u! ?, A+ {2 E0 j5 c3 G
- d=a[(n-1)*n+n-1];* v% q: _, n0 ~- T
- if (fabs(d)+1.0==1.0)1 H) ]$ D\" B9 i! F
- {7 ]8 O( g2 f. P1 b
- delete[] js; printf("fail\n");
( q/ {/ Q0 g; T. i8 w\" I/ [ - return(0); |/ E$ h+ T6 I3 _7 a, {
- }) n5 |6 x. i, A# t9 n
- b[n-1]=b[n-1]/d;) G# d8 C) c; [
- for (i=n-2;i>=0;i--)
' T1 e/ r* ^) N* t - {
9 g& \; [1 k8 P' U' Y ` - t=0.0;
. r9 x. c4 Y3 e2 T( ~ - for (j=i+1;j<=n-1;j++)1 Q; u/ n% C2 ~+ u/ s
- {) M* c0 B5 m! H) ^\" }# S- B\" @\" F& r
- t=t+a[i*n+j]*b[j];
7 h1 K, _7 Z- S& @) c/ m( } - }
2 _. L. w! H) ^. i9 G2 a+ z& i - b[i]=b[i]-t;3 t5 Y1 U; l7 W$ ?% M2 u% c4 n
- }0 M/ x' D! @ N& Y& K3 a4 j
- js[n-1]=n-1;
# `\" p# T. p- `. X+ `( C - for (k=n-1;k>=0;k--)
# t$ l+ @# ]% y: ~* v - {
+ X W1 d\" Z- E! } - if (js[k]!=k)
( U1 ~0 t9 ~# p9 @% W( L$ T/ W9 N' {+ A - {, h2 [\" \ n# R\" C( U) k
- t=b[k]; b[k]=b[js[k]]; b[js[k]]=t;4 `% O. X) i1 S0 p5 c$ l2 t. x
- }/ [) ?3 Z/ F) U+ d. ^4 ?0 i: P9 {
- }
% M1 I9 S# [: E. }0 M. O* X+ d4 w - delete[] js;/ n. D6 G! P6 H
- return(1);2 i% O4 k6 [4 s/ D2 S, j5 j
- }
3 o0 i+ d. w4 L. u! c6 `
( p# r' F( |6 f: Y9 C `-
, r, c- B1 b8 S8 K - int main(int argc, char *argv[])
- d- e( l* N- {- q9 J: k6 i2 V - {9 ^1 u- B8 |. o$ P. q
- int i,j,k;3 i2 C8 x2 h7 O$ H* G7 n7 b: o+ k1 `
- double a[4][4]=
0 i+ O3 d$ V# V\" T2 q\" J3 l - { {0.2368,0.2471,0.2568,1.2671},- T! R! U9 @6 R7 N0 h: y
- {0.1968,0.2071,1.2168,0.2271},4 O4 Z\" t4 p$ S% ~0 K o
- {0.1581,1.1675,0.1768,0.1871},* z' C$ i& K; E
- {1.1161,0.1254,0.1397,0.1490} };
% F5 _7 o z* o% n. ]* f - double b[4]={1.8471,1.7471,1.6471,1.5471};7 j/ T$ l3 v2 G' p0 o
- double aa[4][4],bb[4];
4 K5 v* a/ E( N1 O - clock_t tm;! c, I8 G- n\" Y0 `
- 3 j4 B$ T. k' Z
- tm=clock();
! \4 f; p+ @1 {; f6 u - for(i=0;i<10000;i++)% q6 H2 r- X0 [; U+ r
- {
4 D# V0 y) x$ R - for(j=0;j<4;j++)
& A- D; ?. k* Y* T( n. D1 \( s6 K - {) w7 X+ h( b& o! f! M, ?
- for(k=0;k<4;k++)
3 [ J) l9 H7 p6 a/ P5 n - {6 b% {! m' k7 t6 J8 ~( ?
- aa[j][k]=a[j][k];
, f\" O8 U& ~; Q, x5 M v - } f/ q' K$ ?2 W& ] B$ g- E/ {2 `
- }
* u& C$ a7 \/ h/ m. |( e8 ` - for(j=0;j<4;j++)2 F- I% D& x\" ] P; d) k3 t
- {: v; Z# ?0 x! G# I
- bb[j]=b[j];: w E, B8 }& Y i
- }! I4 o; [9 E9 O5 ?5 I/ w
- agaus((double *)aa,bb,4);
. u4 j+ {) I$ z* T& \; K w# { - }1 p4 h1 t5 ~1 P2 k* X+ s! n* l: u5 F
- printf("循环 %d 次, 耗时 %d 毫秒。\n", i,(clock()-tm));' n7 Y$ k Z _. h ]2 A1 o
- x4 M3 W$ [2 M) f1 [/ B I+ w- for (i=0;i<=3;i++)0 V+ V V* N6 _. a- d% ]3 t8 k
- {
1 K+ k6 i. { ]' } - printf("x(%d)=%e\n",i,bb[i]);
x( Z1 V. d* L) W0 D/ w - }
0 H! b' O4 p: `+ a- F6 K& O - }
复制代码 结果:1 I$ R$ `. u4 w5 I- m) j
循环 10000 次, 耗时 31 毫秒。! F" E2 G: Z' o7 s
x(0)=1.040577e+000
2 E, d- v! ]4 G! Jx(1)=9.870508e-0014 t w: u$ ?% X! N( Q# w
x(2)=9.350403e-001
# W3 T* t9 ]% u/ C6 B$ ^, a3 Z. Z! y. Yx(3)=8.812823e-001
7 w ^% h3 Q9 O
4 p | X5 W/ s G* c---------
+ i1 H0 _ }9 X: |/ e+ E* {
/ e3 ]6 D3 U2 `( ~4 Umatlab 2009a代码:- %file agaus.m1 z% D( l; q7 T# m, v4 ]# q
- function c=agaus(a,b,n)) i5 B& g1 k0 ~: P9 |6 k6 E2 S
- js=linspace(0,0,n);' b. U; `! X7 K1 d0 @
- l=1;
5 w. ]% C5 K7 P* J - for k=1:n-1
0 o2 x z7 i7 R6 K# u - d=0.0;8 I- [$ k2 h! U\" A7 X
- for i=k:n' z) e# V+ @8 z* B
- for j=k:n7 p' s, c/ h- n
- t=abs(a(i,j));' N# r3 k+ a3 d z. p/ s
- if (t>d)
z% m$ L0 ^$ @4 G - d=t; js(k)=j; is=i;0 H' z. _. u8 A3 u) _' o* l$ y
- end
$ E7 a0 e\" k5 l) Y/ ~# a( D - end
i1 i. L' E4 K- O - end
, c: c) {/ o6 V+ [' O6 X - if d+1.0==1.0' y\" X1 B( @8 q& V) ?
- l=0;\" S! D( t+ E2 D \' ?
- else l G) }6 W. e* U y3 A, }! p
- if js(k)~=k
& B$ W, O Q. Y7 y0 `: Y/ C - for i=1:n! U7 _) f$ F4 \7 P- B
- t=a(i,k); a(i,k)=a(i,js(k)); a(i,js(k))=t;4 {2 Q* K$ o0 d2 b1 T5 |
- end
7 S7 s\" H, G! Z$ J& q - end\" Z0 y0 q! h& U
- if is~=k
/ E+ b) {* L% C C1 X$ K+ W( T - for j=k:n
! C$ H3 j8 V. ^8 J3 e3 _; p - t=a(k,j); a(k,j)=a(is,j); a(is,j)=t;9 k* e S3 _! d6 i& J: k+ T
- end9 S; s\" W: V9 a) }5 u% U5 b, G: G
- t=b(k); b(k)=b(is); b(is)=t;; t# m+ m$ E' u J\" ^
- end
4 o# }4 U, H7 S* F. A/ y - end
$ M6 ], V' ?2 Y: j) i, O! J# ]7 V8 Z% L - if l==0, i( L' R! ]# J
- printf('fail\n');
& `* ]) i2 F/ y- ^7 W - c=[];# W/ e6 u6 s* v$ a4 l, _
- return;
0 @\" z2 q1 x7 Y* @0 g - end
9 P$ T; k1 M! m; K& W, f7 _8 b; ~ - d=a(k,k);
% q0 `% g1 q8 w5 v\" T9 C: c9 _ - for j=k+1:n9 N9 U0 b7 S0 n
- a(k,j)=a(k,j)/d;
3 U* }* @# S1 d6 W5 K8 Y - end
3 j# G( c# s) R! n% d - b(k)=b(k)/d;! g5 T: v& j6 A& o8 Y4 Y2 U
- for i=k+1:n
' l/ ~, C0 ?6 k, g - for j=k+1:n
/ c1 N* T8 q$ m: W+ m* Y6 N - a(i,j)=a(i,j)-a(i,k)*a(k,j);2 s/ M& ?2 F, I+ G- g- H3 f& L
- end
: ^) y\" Y\" S j; W - b(i)=b(i)-a(i,k)*b(k);9 Q8 C9 L/ u\" V2 W# n% m6 A
- end\" a- k4 |+ X' N. s$ R. M0 O. \
- end
% m: a1 W& I* ^: |) f! k7 p- U0 A) M - d=a(n,n);* n1 f9 x7 _# l2 N0 g) k( \ E
- if abs(d)+1.0==1.0
) y U- n: _8 N; R0 L8 f( ] - printf('fail\n');: N5 t+ ^1 c: }5 T# G4 ?
- c=[];
4 e\" M0 [2 u: P |% K - return;\" I, N- `* S' m8 J+ b0 j
- end
4 R* b- p( f' v8 Z6 C1 f, D - b(n)=b(n)/d;7 J- {0 R% c' Z$ U\" t, ^
- for i=n-1:-1:1
) ^6 z' n' T) ~ - t=0.0;$ }. F\" _5 |# F3 Z
- for j=i+1:n) \3 e; X+ f' a5 k
- t=t+a(i,j)*b(j);
/ w\" X8 |( V, k' e9 Y3 i+ g - end
; J7 d% j8 t\" }9 m1 A% U, o* ? - b(i)=b(i)-t;& {. {1 m8 I\" P1 |9 z/ I O: X
- end4 L6 b3 k+ f! O\" ~1 v! s8 F
- js(n)=n;
) l7 A1 s( Z# L - for k=n:-1:1
7 d: R9 m& p2 u& B6 H( |) n - if js(k)~=k
! d% _# [- Y2 b0 F+ @ - t=b(k); b(k)=b(js(k)); b(js(k))=t;
9 v4 |3 u& k3 g! g) Z5 _9 b - end3 o0 _5 g& q' A; a; ~
- end
5 Q$ @+ |! z% m8 u! l1 t) ~; C - c=b;
9 l\" l$ u/ |# N2 A1 P$ k+ L- ]0 [ - return;' \# S& @* ?/ p/ ^\" i
- end7 a7 [( c' R4 p P V4 j
B+ X- @5 c8 e9 K6 }8 \- a=[0.2368,0.2471,0.2568,1.2671;' s/ ?8 L: W, N2 u; Q
- 0.1968,0.2071,1.2168,0.2271;
- k9 Y# W, ]% t' A; R$ a J - 0.1581,1.1675,0.1768,0.1871;
# Q% O\" b+ D$ M. v# T- | - 1.1161,0.1254,0.1397,0.1490] ;; C7 k N; |6 U( b( Z' t
- b=[ 1.8471,1.7471,1.6471,1.5471];$ F1 Q8 ?' J6 ? d% w# k1 ]+ v
- 4 `( ?- q% E/ ^# B6 O7 S
- tic8 a( b5 Z+ ?. r# \; K# C. B
- for i=1:100001 v1 }6 E( y1 r+ j3 _6 Y# j
- c=agaus(a,b,4);9 K, z/ q5 ~8 U _5 ]
- end
7 h( q\" {7 S0 A% j - c
0 o( A\" b& C% w! Z1 o3 F% T$ Z - toc: K8 {9 Q2 L) G1 b
- ( J. Y; E4 c: c
- c =0 z& Q& P% d, f' ~- g
8 A+ Y8 O0 e/ b! \6 z/ S- R8 z- 1.0406 0.9871 0.9350 0.88136 Z/ a: M7 T8 s+ ~9 D
* T# _& I v4 X\" e7 e* R7 c\" X- Elapsed time is 0.762713 seconds.
复制代码 ----------: u5 x8 o. g: W% B
% h, @3 l( |) E0 P- v
Forcal代码: - !using["math","sys"];
- * T& ~ p. S' {! C
- agaus(a,b,n : js,l,k,i,j,is, d,t)=
- / d3 u! @4 h7 a F0 W. k+ y
- {7 I. I( S! H7 n
- oo{ js=array(n)},5 h* C! y. e3 I. M* G) q: p
- l=1, k=0,
- ; f# R6 M/ N) M, C: e, N+ _% F
- while{ k<n-1,& a# u) \1 \\\" s) @9 [- m
- d=0.0, i=k,
- ( s% f9 R6 R* i
- while{ i<n,! V9 Q1 t' b\\" h
- j=k, while{j<n,
- ' f9 V( x+ L; p6 W7 {
- t=abs(a[i,j]),\\" f1 k( x! C! q7 B8 e
- if{t>d, d=t, js[k]=j, is=i},
- ) f( H; \: R, ]0 G2 @4 M' e
- j++
- . V+ {1 T+ m0 j# J4 r
- },8 B0 ?6 D2 E* e( ^5 d
- i++# i$ H$ t1 g; w/ H- d4 r
- },. R4 T3 o) g8 V' p+ e
- which{ d+1.0==1.0, l=0,
- : f) V2 D' n9 _4 W
- { if{ (js[k]!=k),
- 1 p2 l0 j5 O2 ~
- i=0, while{i<n,! T$ u. G2 A, ]% Z( ^4 z
- t=a[i,k], a[i,k]=a[i,js[k]], a[i,js[k]]=t,
- 7 _4 W\\" C' ]& f+ v) S5 h' J
- i++& Z9 {$ X3 g5 D d$ T6 h
- }
- 3 I1 t( r: d6 Q* m/ H
- },/ u; x |, w, J# c2 F
- if{ (is!=k),4 s: }2 P1 z3 S1 I/ m
- j=k, while{j<n,6 ~6 Y/ P v9 ?' s
- t=a[k,j], a[k,j]=a[is,j], a[is,j]=t,
- 6 U. P( T6 L6 l; s8 ~
- j++
- ' u# W' H$ }, |. s) W# i1 I
- },) Z1 D; p% F g1 R* [! \4 g) v
- t=b[k], b[k]=b[is], b[is]=t* T( E. C4 R: r: j2 ~; q# o
- }6 j/ t/ E: k( `
- }
- ; M: Q, h4 o% z2 e* i# i* k! g
- },! P E0 w\\" w1 y\\" N, X# `& z
- if{ (l==0),' ~* @+ V9 |/ \3 d7 d
- printff("fail\r\n"),$ x( O _' t4 d( m9 b, j
- return(0)
- ( Q* N% C! h% V, ?, t
- },
- ) ~$ J\\" A: R: {+ f
- d=a[k,k],5 m; H\\" M8 n* `' u4 f' N
- j=k+1, while {j<n, a[k,j]=a[k,j]/d, j++},, F\\" i3 O% h m9 \1 X* o\\" t
- b[k]=b[k]/d,
- . x: a/ I. B! S) ^6 C& `: P+ m
- i=k+1, while {i<n,+ N [# `+ d- f9 `6 P; J$ f2 v
- j=k+1, while{j<n,
- 2 \+ g\\" ], }# P1 M0 h
- a[i,j]=a[i,j]-a[i,k]*a[k,j],( N/ E# m* ]! c h3 y& o4 K. v
- j++8 \+ ?. e$ Z6 A. ]0 I
- },5 d- l; `% p6 x1 A7 |$ F
- b[i]=b[i]-a[i,k]*b[k],
- ) {( e3 o; ]$ ~6 D# k
- i+++ H' A\\" ?) D4 z; i
- },) C$ z/ }! e\\" z, w# G% I4 x, o\\" S, j
- k++
- & u) p8 A3 p! X; V7 \
- },
- ! d% j\\" Q$ [: [* _- g
- d=a[(n-1),n-1],
- 9 L% k6 t7 V# Z9 o
- if{ abs(d)+1.0==1.0,
- 9 Y+ ~' W8 ]0 y# M
- printff("fail\r\n"),
- ; ?1 y7 l/ a. o' v
- return(0)4 `8 ^: n0 C/ t\\" k! _( M4 e4 z
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- 9 l' B! p7 W, w\\" H
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- 9 G' H+ Q' A8 c0 |) s% D3 t& u7 P
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- * w2 r. Y. ~4 W4 D. |4 k
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- [clock()-t0]/1000
- 9 `7 y2 t3 V. x R4 l
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结果:5 f" s9 Q% ~5 \/ E. g9 S' P
1.04058 0.987051 0.93504 0.881282
3 u3 `+ S/ L1 m
* K0 J n4 o/ K B6 N P1.4543 R; F$ q: L' T' Z: P" f
1 Q {' L1 n" y: V; d" ~
----------
2 r. \: e; @' M" D) x3 ^- X3 C! b
( R7 ]2 B' R: x2 \1 S可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:68 (Forcal不使用函数sys::A())。
" z; L ]( _7 J' K4 ^& g可以看出C/C++、matlab、Forcal耗时之比为 1 :25:47 (Forcal使用函数sys::A())。
$ s2 n' J, }: a" P! y; T
% t. b% O% }5 r' H" f4 c; b9 H本例Forcal耗时较长的原因在于本例程序含有大量的数组元素存取操作。 |
zan
-
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