Mój kod jest wolny!

Wydajny kod w R

Colin Gillespie

Jumping Rivers & Newcastle University

Czy mój kod jest naprawdę wolny?

1 sekunda?
1 minuta?
1 godzina?

Czy mój kod jest naprawdę wolny?

Benchmarking

Tworzymy funkcję opakowującą testowaną operację
Mierzymy jej czas w różnych scenariuszach, np. dla różnych zbiorów danych

Przykład: sekwencja liczb

$$ 1, 2, 3, \ldots, n $$

Opcja 1

1:n

Opcja 2

seq(1, n)

Opcja 3

seq(1, n, by = 1)

Opakowywanie funkcji

colon <- function(n) 1:n
colon(5)

1 2 3 4 5

seq_default <- function(n) seq(1, n)
seq_by <- function(n) seq(1, n, by = 1)

Pomiar czasu z system.time()

system.time(colon(1e8))

#   user  system elapsed
#  0.032   0.028   0.060

system.time(seq_default(1e8))

#   user  system elapsed
#  0.060   0.028   0.086

system.time(seq_by(1e8))

#   user  system elapsed
#  1.088   0.520   1.600

Czas user to czas CPU zużyty na wykonanie instrukcji użytkownika.
- Czas system to czas CPU zużyty przez system w imieniu procesu wywołującego.
- Czas elapsed to w przybliżeniu suma user i system – to on nas zazwyczaj interesuje.

Zapisywanie wyniku

Problem z

system.time(colon(1e8))

polega na tym, że wynik nie jest zapisany. Aby go zachować, należy uruchomić:

res <- colon(1e8)

Operator <- wykonuje jednocześnie:

Przekazanie argumentu
Przypisanie obiektu

system.time(res <- colon(1e8))

Operator = wykonuje jedno z:

Przekazanie argumentu
Przypisanie obiektu

# Raises an error
system.time(res = colon(1e8))

Czas względny

Metoda	Czas bezwzględny (s)	Czas względny
`colon(n)`	0.060	$0.060/0.060 = 1.00$
`seq_default(n)`	0.086	$0.086/0.060 = 1.40$
`seq_by(n)`	1.607	$1.60/0.060 = 26.7$

Pakiet microbenchmark

Porównuje funkcje
- Każda funkcja jest uruchamiana wielokrotnie

library("microbenchmark")

n <- 1e8
microbenchmark(colon(n),
               seq_default(n),
               seq_by(n),
               times = 10) # Run each function 10 times

# Unit: milliseconds
#           expr  min   lq  mean  median   uq  max neval cld
#       colon(n)   59  130   220     202  341  391    10  a
# seq_default(n)   94  204   290     337  348  383    10  a
#      seq_by(n) 1945 2044  2260    2275 2359 2787    10   b

Czas na ćwiczenia!

Wydajny kod w R