为什么计算时间差会如此之大？

Question

我需要将许多UNIX时间戳舍入到它们各自的分钟数（再次表示为时间戳）。

出于好奇，我计时了两种方法：

%timeit (127/60)*60
10000000 loops, best of 3: 76.2 ns per loop

%timeit 127 - 127%60
10000000 loops, best of 3: 34.1 ns per loop

我多次运行过这两种方法，第二种方法的速度始终是第一种方法的两倍左右。为什么差距这么大？

- LetMeSOThat4U

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除法比乘法、减法和取模运算要昂贵得多。 - Dan Kruchinin

哪个版本的Python？我想知道这里的“/”是整数除法还是浮点除法。 - Tim Peters

@TimPeters 如果两个参数都是整数，则 / 为整数除法。 - Dan Kruchinin

@TimPeters：2.7，x64，Linux - LetMeSOThat4U

在Python3中，即使两个操作数都是整数，“/”仍然表示浮点除法。“//”表示整数除法。@DanKruchinin的说法不正确。 - Tim Peters

@TimPeters 不知道那个，谢谢。 - Dan Kruchinin

Answer 1

>>> import dis
>>> method1 = lambda: (127 / 60) * 60
>>> method2 = lambda: 127 - 127 % 60
>>> dis.dis(method1)
  1           0 LOAD_CONST               1 (127)
              3 LOAD_CONST               2 (60)
              6 BINARY_DIVIDE       
              7 LOAD_CONST               2 (60)
             10 BINARY_MULTIPLY     
             11 RETURN_VALUE        
>>> dis.dis(method2)
  1           0 LOAD_CONST               1 (127)
              3 LOAD_CONST               3 (7)
              6 BINARY_SUBTRACT     
              7 RETURN_VALUE        

在第二种情况下，取模运算被简单地优化掉了。

- Vasiliy Faronov

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哈哈，不错 :) 我认为一个聪明的编译器会优化整个表达式，无论它是如何编写的... - Michael

@Vasiliy：啪地一声，拍了下额头。 - LetMeSOThat4U

在现实生活中，我认为值127将作为变量而不是常量传递，这种情况下m2中的优化就不存在了。 - jwygralak67

Answer 2

根据以下timeit结果，除法是与其他操作(+, -, *, %) 相比较重的操作:

In [9]: timeit 127 + 12
100000000 loops, best of 3: 14.8 ns per loop

In [10]: timeit 127 - 12
100000000 loops, best of 3: 14.8 ns per loop

In [11]: timeit 127 * 12
100000000 loops, best of 3: 14.9 ns per loop

In [12]: timeit 127 / 12
10000000 loops, best of 3: 40 ns per loop

In [13]: timeit 127 % 12
100000000 loops, best of 3: 14.7 ns per loop

更新

我错了。正如Tim Peters所评论的那样，使用变量会显示不同的结果。

In [1]: a, b = 127, 12

In [2]: timeit a + b
10000000 loops, best of 3: 37.6 ns per loop

In [3]: timeit a - b
10000000 loops, best of 3: 37.9 ns per loop

In [4]: timeit a * b
10000000 loops, best of 3: 52.7 ns per loop

In [5]: timeit a / b
10000000 loops, best of 3: 54 ns per loop

In [6]: timeit a % b
10000000 loops, best of 3: 56.5 ns per loop

- falsetru

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最好使用变量，因为编译器可能会优化掉对字面量的操作。 - Tim Peters

@TimPeters，感谢您的评论。我更新了答案以包括变量版本。 - falsetru

@falsetru：不过还是有区别的，假设a=127，p=60，运行%timeit a - a%p和%timeit (a/p)*p。所以Tim是对的，你也是对的。 :-) - LetMeSOThat4U

@JohnDoe，我更新了答案以包括变量版本。对不起。 - falsetru

听起来很正确 - 这是 int 和 long 在 Py3 中变成相同类型（Py2 称为 long，Py3 称为 int）的结果。而这个结果的一个后果是，Py3 的 eval 循环不再特别处理（曾经是）int。有得有失；-) - Tim Peters

Answer 3

这实际上是关于您特定的计算机硬件的问题，可能与流水线和ALU细节有关，以及这些循环实际上是如何本地执行的，因此我不能给出明确的答案。但我的猜测是，在这个代码块中，乘法、除法和模运算大致需要相同的时间，而且这个时间比加法或减法要长。因此，在示例1中，您有两个较慢的操作，但在示例2中只有一个。

编辑：正如falsetru在他的答案中所示，可能是除法与其他操作之间的问题。但是，再次强调，没有更多的细节，无法确定。

- acjay