[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
9 b; u' _% j7 U$ c& X$ _( U标 题: 加速matlab运行的三重境界
3 m, Y% \' v( f, D% F/ m* o: J# H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
0 w- |9 u. _$ i+ m" r) w+ ~+ ]
& K5 ]: B3 R) e' f+ w%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
一、 遵守Performance Acceleration的规则
6 F- T* U/ p' X* H二、 遵守三条规则
: c$ J, m1 T1 m8 a; M# K# \三、 绝招
5 A2 ~0 C. ^" p. V% r* {. T
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
3 \  X8 W1 J* n. |+ ^! X! _  p%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
一、 遵守Performance Acceleration的规则
9 D- O3 W; X7 Z: U( d5 F! {! @% r& N
0 {/ q# j- o& \$ P/ l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：
4 H3 d2 U, s5 U  k1、只有使用以下数据类型，matlab才会对其加速：
0 m$ J( P, M9 U9 }' _2 Z& jlogical,char,int8,uint8,int16,uint16,int32,uint32,double
4 |3 F5 [7 [4 M2 C4 L2 I- L3 f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
7 w- f# c9 y$ D& }# f/ S4 t2、matlab不会对超过三维的数组进行加速。
' _1 l* p: y1 D# y' ]& C& K+ D3、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
: L* i6 U" i' |4 `* e0 J来表示；
5 F& I5 g$ w' M4 @$ T8 D( o- `; ^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
据类型，只使用
/ I3 R3 ]3 A; I) s% |% {& S三维以下的数组；c、循环内只调用了内建函数（build-in function）。
. w2 }* S6 J# d) ]4 ?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
6 J$ H! a2 w  o8 p- W' U加速运行。
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：
$ u8 F  H& h0 Z+ H4 _. ?2 K. ux = 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。
: U  c# |+ Q7 D+ r9 O) D7、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。

- a, l/ E7 o, `, Z! J$ z%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
" q: Z  \4 B, _: ?%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
二、 遵守三条规则
# Z4 P; K6 H7 D2 p' G! k( Y, M( o" N
8 s- ~. K) m5 P" N6 X1、尽量避免使用循环,MATLAB的文档中写到“MATLAB is a matrix language, whic
2 Z4 {, ]' x  p2 h  t, Z+ jh means it is designed

( @; ~* H9 ]( e+ c' _8 b2 ^for vector and matrix operations. You can often speed up your M-file c
ode by using
vectorizing algorithms that take advantage of this design. Vectorizati
3 W" {( B  V* G; V& T9 Q& L3 zon means converting
1 ]$ ^, {8 r% Ufor 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：

. ~* U; B; F, J7 U, B  S# `. @i=0;
for t = 0:.01:10
i = i+1;
y(i) = sin(t);
5 i1 n0 p3 \0 W5 n6 z) \+ ^end
替换为：
t = 0:.01:10;
y = sin(t);
) F7 m8 s" r. Q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 r( f2 _$ D! l. G9 dpermute、permute、
reshape、squeeze、any、find、logical、prod、shiftdim、sub2ind、cums
% m7 c  T# v- L- ~  U) Rum、ind2sub、
ndgrid、repmat、sort、sum 等。
* [2 z: y; O! O% i
0 s9 g* `/ U* \( a3 x. p请注意matlan文档中还有这样一句补充：“Before taking the time to

9 V! y5 v- m6 E7 F/ [vectorize your code, read the section on Performance Acceleration.
- o2 e! H, g" \! \. u. a7 I1 bYou may be able to
speed up your program by just as much using the MATLAB JIT Accelera
tor instead of
: l6 T/ F4 t/ F8 p7 H+ t& Tvectorizing.”。何去何从，自己把握。
; ~( @) k4 j6 ~' T: Y( o7 ~) c
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
& n9 ^$ [1 q: f: ^. @行循环次数少的，
内环执行循环次数多的。这样可以显著提高速度。

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、on
es、cell、struct、
2 b1 r% i# w8 Z$ Q3 C/ |9 ?0 n# t/ u: orepmat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：
* Q; \0 _, a/ |/ h
A = int8(zeros(100));
换成：
A = repmat(int8(0), 100, 100);
c、当需要扩充一个变量的大小、维数时使用repmat函数。

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。
, _2 T* ]: S0 V6 O- bb、使用Functions而不是Scripts 。
. Y& s7 F. Q6 b. \. N; f
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
! w- u; g' X9 f8 i6 P4 O- ^三、 绝招

' y: I4 A- K$ e5 E5 B' G0 P5 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
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。
7 b- r: s  X$ u/ _
  G2 W# x3 |9 ^+ M% D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++
  @8 d. K7 ]" q9 L: E+ j. \语言文件，VC编译