Swift与Python性能比较

Question

Swift与Python性能比较

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我可以帮您进行翻译。以下是需要翻译的内容：

我有一些Python代码，用于构建一个包含大约250K个字符串（单词）作为键的字典，每个值都有一个字符串数组。Python版本在0.5秒内运行。我需要将其移植到Swift，但我的Swift移植版运行时间为10.1秒，比Python慢了20倍。

以下是Python代码：

wordsDictionary = defaultdict(list)
for word in words:
    wordsDictionary[sort_string(word)].append(word)

以下是 Swift 代码：

var wordsDictionary : Dictionary<String, [String]> = Dictionary()
for word in words {
    let sortedWord : String = String(word.characters.sort())
    if wordsDictionary[sortedWord] == nil {
        wordsDictionary[sortedWord] = []
    }
    wordsDictionary[sortedWord]?.append(word)
}

有没有办法加快Swift版本的速度，或者说Swift字典仍然比Python慢得多？

- Jeff Zacharias

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你实际上进行了分析以查看哪个部分运行缓慢吗？这不仅仅是基本的字典操作。这里涉及到很多事情... - nhgrif

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我猜字符串排序是不同之处。 - Nick Bailey

谢谢。我之前没有在循环内进行分析，但是现在做了之后发现字符串排序大约需要5s，数组分配大约需要3s，字典附加大约需要2秒钟，总计10秒钟左右。所以这不仅仅是一个字典问题。Python 代码也会完成所有这些操作，包括字符串排序，只需要0.5秒。因此，Swift 要慢得多或者我做错了什么。 - Jeff Zacharias

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Swift 代码是在 Playground 中运行还是应用程序中运行？ - vikingosegundo

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我的猜测是：Python中的sort_string函数对UTF-8字节数组进行超级愚蠢的排序，而Swift中的word.characters将字符串分解为图形群，并且.sort()为每个图形群创建了许多小对象的新集合，这有效地降低了性能，与Python相比。我怀疑你可能严重误解了"字符"的含义- Swift 正确但速度慢，而 Python 非常不正确但快速。因为在英语/ ASCII 中没有区别，所以你很难理解为什么会出现问题。 - hamstergene

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2个回答

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你的Python代码和Swift代码之间的主要区别似乎是：

正如在问题的评论中已经提到的，Swift的内部字符串表示与Python的相当不同，并且字符串比较是基于字形级别而不是编码级别进行的。由于您已经排除了这一点，我就不再详细说明了。

接下来，在Swift中，你每次迭代都会两次询问字典查找你的键-字符串。即使对于哈希查找，这也可能需要一些时间，因为我怀疑第二次访问不会被优化掉。你可以通过使用indexForKey方法请求DictionaryIndex并重用它来避免这种情况。使用此索引访问字典应该更快。

最后，你检查了一个不需要检查的可选项。Swift代码中的else分支肯定会找到一个非nil的字典条目。

- Jazzmaniac

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那是错误的。Python中的list实际上是一个向量，而不是链表。 - Konrad Rudolph

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这就是downvote的作用。现在你已经纠正了它，downvote也会被移除。 - Konrad Rudolph

值得一提的是，将Python改为使用与Swift相同的两个查找（即使不符合习惯用法）也不会改变时间。将Python更改为对字形进行排序（使用“正则表达式”来提取字形），循环时间大约增加了一倍。这仍然让它们之间存在一个数量级的差距。 - Veedrac

@Jazzmaniac 我本来想提供一个基准测试，但事实证明我也没有进行归一化，这是我没有意识到 Swift 在做的。没关系，它仍然不像 Swift 那样慢，但我无法弄清楚 Swift 认为什么是“归一化”。例如，"e\u{305}\u{31b}" != "e\u{31b}\u{305}"，尽管它们是 NFD、NFKD、NFC 和 NFKC 等效的，但 "e\u{301}" == "\u{e9}"，因此发生了某些归一化。文档非常模糊。 - Veedrac

@Jazzmaniac 啊，据说是NFD，除了它似乎有问题。我已经发了一个相关问题：https://dev59.com/RpPfa4cB1Zd3GeqPFJjP - Veedrac

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可以查看英文原文，
原文链接

- Jeff Zacharias · Accepted Answer

在更改字典的字符串排序和数组分配后，这是我的最终代码，执行时间为1.4秒。

var wordsDictionary : Dictionary<String, [String]> = Dictionary()
for word in words {
    let sortedWordUTF8 = word.utf8.sort()
    let sortedWord : String = NSString(bytes: sortedWordUTF8, length: sortedWordUTF8.count, encoding: NSUTF8StringEncoding) as! String
    if wordsDictionary[sortedWord] == nil {
        wordsDictionary[sortedWord] = [word]
    }
    else {
        wordsDictionary[sortedWord]!.append(word)
    }
}