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加速matlab运行的三重境界

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发表于 2004-12-21 11:00 |只看该作者 |倒序浏览

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发信人: fork (撒哈拉沙漠的沙), 信区: Matlab1 b6 S5 ?+ |9 Y; N 标题: 加速matlab运行的三重境界1 g# O ^: P1 f' a. L5 K) l& i; V 发信站: BBS 哈工大紫丁香站 (Thu Jul 1 14:27:30 2004)* p' c: s+ k/ J/ @) S # C$ A1 _* ^0 g) x9 C2 A加速matlab运行的三重境界

一、遵守Performance Acceleration的规则 ! n' Z- S, k, P1 F+ H. a2 x 7 f, H- o8 `8 p; H% A关于什么是“Performance Acceleration”请参阅matlab的帮助文件。我只简要的将 1 {& T! f; e" a* ~0 Y+ f其规则总结如下7条：8 \2 Y8 u& I+ ^2 k' J9 b- q 1、只有使用以下数据类型，matlab才会对其加速： 8 X5 D5 R% t. s+ qlogical,char,int8,uint8,int16,uint16,int32,uint32,double ' t8 {0 n) D# I. ~( r6 }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,structu5 I7 Z) K. j5 |& h) X. r% M re,single, 9 W6 D/ W" D4 c4 ^1 T5 Q8 g$ Z3 I: F+ N$ z- W9 \/ \" K function handle,java classes,user classes,int64,uint64 " a; C5 [" l; N( r7 u) {4 A2、matlab不会对超过三维的数组进行加速。 , q) l2 |- {, ^. D) O, I6 i3、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) F) b: {) ?+ Q ` 来表示； 3 H' d, i/ F+ Y# f0 a1 L" z2 ]) [* h, fb、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 6 M) ?. A7 C4 H4 S据类型，只使用* r2 p) a' _; F' j! N 三维以下的数组；c、循环内只调用了内建函数（build-in function）。 # C1 A f/ ~0 h+ P" k5 Q4、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 4 H$ r4 O4 E5 z6 ^# m加速运行。 0 V1 M; a' \7 {2 w) 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： ( l, @: |& F( ?+ rx = a.name; for k=1:10000, sin(A(k)), end;+ _7 v3 d1 q! Z! x1 A, L4 E% m 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2 s& |4 D' _5 l* r% v- q4 E 度。' k: d0 I# D) ^+ I7 W' N9 |: k 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5 S3 f4 E, X2 M. H/ A 运行速度。7 r3 @7 d% W# j) a$ _

二、遵守三条规则 . y# x; r7 \7 b5 V9 F& Z! W7 a; c. P$ _* m 1、尽量避免使用循环,MATLAB的文档中写到“MATLAB is a matrix language, whic8 G# T5 z: j; H4 T( `! t8 D h means it is designed+ J* W0 P! Y3 X2 F( [- S9 x+ _ 9 r; Q( h/ ^0 m for vector and matrix operations. You can often speed up your M-file c5 w- L7 x8 z; H/ Q% b5 ^ ode by using; Z* b! \4 R8 x* m- H$ y; k/ F vectorizing algorithms that take advantage of this design. Vectorizati) f: T4 M( s; q on means converting: k. _1 o$ z+ p3 v" N" _ for and while loops to equivalent vector or matrix operations.”。改进 & T+ U$ D/ E$ O. ?( b6 b& B1 Y1 K这样的状况有两种方法：: Y9 u3 V4 c4 e+ ]2 Y9 ^* ^ 2 O5 p( p {, Z: g# T; |0 ?a、尽量用向量化的运算来代替循环操作。如将下面的程序：& C# ~4 }4 ~4 x$ G9 @' k. b% Z) T 0 f% x. H. h8 l: p( s: e3 K- c i=0;9 |% L( w" |4 I2 l, n2 ?0 K for t = 0:.01:10; ?. S4 l$ _. T; U9 {; r i = i+1;% ~# a) E! ]3 E9 Z y(i) = sin(t); : e( E, h/ t" d1 ]1 E; x& C# fend ]7 @& L; L" |# u% d: { 替换为：% H9 i* @! e5 A- p+ D3 l t = 0:.01:10; + }0 f5 ?" U( N0 {. z; m% q. X' Ty = sin(t); 1 z& D# W A& P速度将会大大加快。最常用的使用vectorizing技术的函数有：All、diff、i* `9 T1 Y* l( j' ~ permute、permute、/ L/ Z4 V" ]5 ^" c5 Z" n reshape、squeeze、any、find、logical、prod、shiftdim、sub2ind、cums0 X) V7 e* u3 n) E' Q- j um、ind2sub、, O2 \" e* P! ^# e ndgrid、repmat、sort、sum 等。 : `: A+ T1 T% y; [/ U 3 G/ V. o& N, h请注意matlan文档中还有这样一句补充：“Before taking the time to w o+ P) @. C4 H H0 ]( p5 X+ d 5 {0 L" t; k2 }vectorize your code, read the section on Performance Acceleration. 3 \9 |9 `: K1 J% MYou may be able to4 _3 {1 [: P& m' Y- x3 J/ \$ s speed up your program by just as much using the MATLAB JIT Accelera) l# N& P' ~6 {- q7 z3 P" K$ b tor instead of 7 Y6 I& D! M) _9 ~vectorizing.”。何去何从，自己把握。' u, y: ^" ]9 j _+ b6 i4 X7 H c6 R. |( [ [* x 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 & i* H( D: J8 f: ^+ l3 H行循环次数少的， : w2 B) B/ j& Z7 O' p, Z0 e, D内环执行循环次数多的。这样可以显著提高速度。 9 ]3 Q( d- y1 X& N+ @8 R 9 c- u t7 h2 K* L, r t$ c: _' V* J2、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、on1 k& `1 {5 R# x* r es、cell、struct、 ' w9 M: D7 W1 s3 }6 i/ P6 z/ xrepmat等。0 ~$ T- d. ?5 [& R 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： Q; H3 `/ |. o; f) M3 E8 I0 o1 c' i( Z( L' Y A = int8(zeros(100));3 i# ]$ ~) f, Y& q 换成： 6 H* Z/ f; r; k* Z% mA = repmat(int8(0), 100, 100); # j [; \7 U' |# f' ?' |3 qc、当需要扩充一个变量的大小、维数时使用repmat函数。 ; O0 t: N9 G& c; L / u- L! R; R/ b: e0 |7 M3、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。1 h9 f8 K6 v1 e7 _ W b、使用Functions而不是Scripts 。- U! p2 x7 ?9 Z: ?, p

三、绝招 , [1 m4 a! G3 C$ b7 H% b, G" _" K3 O. @ 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。 5 H9 m: V% _+ F& |" S) p1、改用更有效的算法 & m% w/ y2 L1 a! F5 z/ `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。 - M% G. p$ b% m5 ~6 U+ V7 G6 p5 C3 D/ C$ ~- P# V 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++ ! \( {0 q0 \: C7 {& t" j' f' ]! U语言文件，VC编译”。