最快的数学编程语言是什么？

Question

我有一个需要进行数百万次减法和取余的应用程序，最初我在C#.Net中编写了这个算法，但它需要五分钟才能处理完这些信息，我需要更快的速度。

我已经考虑过Perl，现在看起来是最好的替代方案。在测试中，VB.Net比较慢。C++可能会更好。非常感谢您提供任何建议。

- Rich

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C#通常在小数据集上获得不错的数学速度。对于更大的数据集，使用C或C++。Perl几乎从来没有更快。Haskell或Mathlab或类似的语言可能会带来显著的收益，但需要进行大量的转换。我建议先对C（++）进行基准测试。 - ssube

“过早的优化是万恶之源。” - 也许你应该发布你的问题和/或算法。通常调整算法比更换编程语言（尤其是你已经在使用C#.Net - 它并不是最慢的）带来的效果要好得多。如果你想切换到一种常用于数值计算的编程语言，可以选择老牌的FORTRAN（但不要说我们没有提醒过你）。由于语言的某些特性，通常可以进行一些无法通过标准的C/C++代码实现的优化。 - flolo

好主意，将其从至少部分编译语言转换为解释语言。这应该会极大地提高性能！ - Christian Rau

通常讽刺之后会有一个有益的建议，特别是在问答网站上？ - Rich

Answer 1

1. 您需要一种编译语言，如Fortran、C或C++。其他语言旨在为您提供灵活性、面向对象或其他优势，并假设绝对最快的性能不是您的最高优先级。

2. 了解如何从单个线程中获得最大的性能，然后在您完成这项工作后，可以通过MPI等方式将工作分配到多个核心上。要在单个线程中获得最大的性能，我通常会在机器指令级别上进行单步调试，以确保它不会在可能被删除的内容中闲逛。

- Mike Dunlavey

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当我从事科学计算时，FORTRAN比C和C++都要快得多。自那以后，他们已经大幅改变了语言，所以我不知道现在是否仍然如此。 - duffymo

@duffymo：我实际上可以质疑这一点，因为我已经与它们所有语言都有很多的工作经验（并且现在仍然如此）。最终取决于哪种语言生成的汇编代码最好。当然，Fortran有一个很大的先发优势。我的主要同事非常相信Fortran，而我不得不不断向他展示，重要的不是语言本身，而是程序实际执行的内容，即关键时刻。 - Mike Dunlavey

@duffymo: LAPACK例程DGEMM是我经典的例子。已经优化到极致了，对吧？如果你在不是很大的矩阵上使用它，你会发现它花费了大量时间（一半或更多）调用LSAME。当我看到这个问题时，我编写了一个专门的程序，节省了所有那些时间。 - Mike Dunlavey

Answer 2

一些计算过程足够规则，可以利用GPGPUs的优势：最近的图形卡基本上是专门的大规模并行数值协处理器。例如，您可以使用OpenCL编写数值核心。否则，学习C++11（而不是C++标准的早期版本）或C语言。在许多情况下，Ocaml几乎可以与C ++一样快，但编码更容易。

也许您的问题可以通过scilab或R来处理，我没有足够的理解来提供更多帮助。

您还可以利用您的多核处理器，例如使用Pthreads或MPI

最后，Linux操作系统或许更适合处理大规模计算。值得注意的是，如今大多数超级计算机都在使用它。

- Basile Starynkevitch

Answer 3

如果执行速度是最高优先级，通常意味着使用Fortran。

- Michael J. Barber

Answer 4

尝试使用Julia：它的杀手锏是以高级简洁的方式进行编码，同时保持与Fortran/C相同数量级的性能。

- Antonello

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关于与C语言的比较，请参见：https://benchmarksgame-team.pages.debian.net/benchmarksgame/fastest/julia-gcc.html。Julia语言最好的一点是它易于优化，并且由于它利用了多重分派的能力，在第一次运行时就对代码进行了优化，这使得它在第一次运行后看起来像C语言。 - R. W. Prado

Answer 5

试着看看DMelt数学程序。该程序调用Java库。Java虚拟机可以为您优化长时间的数学计算。

- Steve21

Answer 6

PARI/GP 是我迄今为止使用过的最好的编程工具。它是用 C 语言编写的。

- Petar Ivanov

Answer 7

在工程中进行数值运算的标准工具通常是Matlab（或免费替代品Octave或已提到的Scilab）。

- flolo