有没有办法加速Python长整数的按位操作？

Question

我正在使用Python编写一个国际象棋程序，并使用python-chess进行棋盘表示和移动生成等操作。它通常非常好，并且具有非常有用的功能。

然而，由于它是纯Python编写的，它现在成为了我的AI的瓶颈。模块中广泛使用了Python长整型及其位运算。

x = b & -b
b ^= x

if not x & 0xffffffff:
    x >>= 32
    r |= 32

有没有其他模块可以加速Python中这种操作？是否可以在不重写为C或Fortran的情况下实现？我尝试使用numba包，但似乎无法编译Python长整型。非常感谢。

- jf328

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你看过Cython、NumPy F2PY等吗？ - Padraic Cunningham

你不需要写C语言来使用Cython，这正是它的优点，它为你完成所有的工作。 - Padraic Cunningham

使用PyPy。或者，如果可能的话，使用Numpy。 - Veedrac

@Veedrac，我之前尝试过numpy，但速度并没有更快。Numpy适用于数组操作，而这里的棋盘是用一个长整型表示的。 - jf328

正如OP在问题中所述，实现方式是模块的方式，而不是OP的代码。作为python-chess的作者。 - SethMMorton

Answer 1

我维护gmpy2库，它支持整数操作，通常比Python本机整数更快。

以下是一个快速示例：

In [3]: x=12345678901234567890
In [4]: %timeit y=x;y>>=32
10000000 loops, best of 3: 113 ns per loop
In [5]: x=gmpy2.mpz(x)
In [6]: %timeit y=x;y>>=32
10000000 loops, best of 3: 71.9 ns per loop

mpz 类型的行为与 Python 的 long 类型几乎完全相同，因此它应该是一个直接替换。 gmpy2 还支持一种可变整数类型，称为 xmpz。它支持直接位操作，并且在原地操作时可能更快。

In [9]: x=gmpy2.xmpz(0)
In [10]: bin(x)
Out[10]: '0b0'
In [11]: x[4]=1
In [12]: bin(x)
Out[12]: '0b10000'

为了使用 xmpz 类型的所有性能优势，您可能需要修改您的逻辑和/或代码。

- casevh

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有趣的是，Python-chess的作者在文档中确切地说了这句话。 - jf328

Answer 2

尝试使用这个包：https://pypi.python.org/pypi/bitarray

它是一个Python接口，用于加速位运算的C代码。

- user1245262

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在CPython上它的速度慢了5倍。 - Veedrac