نکته ای برای افزایش سرعت اجرای برنامه ها
زبان متلب، یک زبان مفسری است و برنامه های نوشته شده در آن، کامپایل نمی شوند. بنابراین طبیعی است که سرعت اجرای برنامه های متلب، در مقایسه با زبان های کامپایلری، مانند C، پایین باشد. اما آیا واقعا، همه تقصیرها متوجه متلب است؟ در این مقاله آموزشی کوچک، می خواهیم نشان دهیم که چگونه می توان با رعایت اصول ساده، حداکثر سرعت قابل دسترسی در متلب را، برای برنامه ها به دست آوریم.
یکی از اشتباه هایی که بسیاری از برنامه نویسان متلب مرتکب می شوند، عدم تخصیص فضای مناسب برای آرایه ها و ماتریس ها، قبل از مقدار دهی است. زبان هایی مانند C یا #C (بخوانید سی شارپ)، در هنگام تعریف آرایه ها، اندازه آرایه ها را به صورت اجباری از برنامه نویس می خواهند و هر گاه در طول اجرای برنامه، بخواهیم که مقدار آرایه را در جایی که بیش از طول آرایه است، تغییر دهیم، برنامه خطا می دهد. اما متلب، از آن جا که سادگی را به عنوان محور اولیه در نظر گرفته است، چنین ضرورت هایی را به برنامه نویسی تحمیل نمی کند. اما مشکل دقیقا از همین جا شروع می شود. برای آرایه های کوچک، همه چیز به خوبی و خوشی تمام می شود. اما وقتی آرایه ها، از یک حد بزرگ تر می شوند، ایم مسأله واقعا دردسر ساز می شود.
در متلب، برای تخصیص فضای اولیه (Pre-Allocation)، از توابع مختلفی استفاده می شود. ازمیان این توابع، پر کاربردترین آن ها، تابع zeros است. این تابع ابعاد ماتریس مورد نظر را می گیرید، و بخشی از حافظه را به همان اندازه، برای آرایه موزذ نظر تخصیص می دهد. این کار، در زبان C، با تابع malloc انجام می شود. برای آگاهی بیشتر از چگونگی کارکرد این تابع، به راهنمای آن در هلپ متلب، مراجعه کنید.
دو برنامه زیر را در نظر بگیرید. این برنامه ها برای محاسبه تعداد زیادی از جملات سری فیبوناچی (Fibonacci)، نوشته شده است. در سری فیبوناچی، هر جمله با مجموع دو جمله قبل از خودش برابر است. جمله اول و دوم نیز، طبق قرارداد برابر با صفر و یک در نظر گرفته می شوند.
برنامه اول:
كد:
clear;
n=300000;
x(1)=0;
x(2)=1;
for k=3:n
x(k)=x(k-1)+x(k-2);
end
برنامه دوم:
كد:
clear;
n=300000;
x=zeros(1,n); % Pre-Allocation
x(1)=0;
x(2)=1;
for k=3:n
x(k)=x(k-1)+x(k-2);
end
این دو برنامه، فقط در مورد تخصیص اولیه (خط سوم از برنامه دوم)، با هم اختلاف دارند. اما جالب است بدانید که مدت اجرای برنامه اول،
در حدود 4 دقیقه بود. در حالی برنامه دوم،
در کمتر از یک ثانیه اجرا می شود.
حال فرض کنید که در یک برنامه بزرگ، این مشکلات چقدر می تواند حادتر و شدیدتر باشد.
امیدوارم این نکته آموزشی، برایتان مفید باشد. منتظر نکات بعدی باشید.
