在编程时,我是一个新手,我为一个学校项目编写了一个简单的程序,并希望使代码“更漂亮”,而不仅仅是使程序成为一个巨大的功能,而是由多个单一的小功能组成。由于该程序现在的运行速度慢了13倍,所以我似乎已经搞砸了。我应该如何构造程序的结构以使其运行更快,并且总的来说使程序更易于编写,阅读和编​​辑?

这是两个程序:

第一个程序(用于参考值的≈0:20运行):

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

def graf(a,b,H,p):
    GM =  39.5216489684
    x_0 = a + np.sqrt(a**2 - b**2)
    v_0 = np.sqrt(GM*(2/x_0 - 1/a))
    konstant_period = np.sqrt(a**3)*H
    h = 1/H

    '''starting position given by an elliptic orbit '''
    stor_x_lista = [x_0]
    stor_y_lista = [0]

    hastighet_x = [0]
    hastighet_y = [v_0]

    liten_x_lista = []
    liten_y_lista = []

    ''' a loop that approximates the points of the orbit'''

    t = 0
    tid_lista = []
    n = 0
    while n < konstant_period:
        hastighet_x.append(hastighet_x[n] - h*GM* stor_x_lista[n]/(np.sqrt(stor_x_lista[n]**2 + stor_y_lista[n]**2))**3)
        stor_x_lista.append(stor_x_lista[n] + h*hastighet_x[n])

        hastighet_y.append(hastighet_y[n] - h*GM*stor_y_lista[n]/(np.sqrt(stor_x_lista[n]**2 + stor_y_lista[n]**2))**3)
        stor_y_lista.append(stor_y_lista[n] + h*hastighet_y[n])

    '''smaller list of points to run faster'''
    if n % p == 0:
            liten_x_lista.append(stor_x_lista[n])
            liten_y_lista.append(stor_y_lista[n])
            tid_lista.append(t)

    n += 1
    t += h
    ''' function that finds the angle'''
    vinkel = []
    siffra = 0
    while siffra < len(liten_x_lista):
        if liten_y_lista[siffra ] >= 0:
            vinkel.append( np.arccos( liten_x_lista[siffra]/np.sqrt( liten_x_lista[siffra]**2 + liten_y_lista[siffra]**2)))
            siffra += 1

        elif liten_y_lista[siffra] < 0 :
            vinkel.append( np.pi + np.arccos( -liten_x_lista[siffra]/np.sqrt( liten_x_lista[siffra]**2 + liten_y_lista[siffra]**2) ))
            siffra += 1

    '''get rid of line to find periodic function'''
    mod_lista = []

    modn = 0
    while modn < len(vinkel):
        mod_lista.append(vinkel[modn] - (2*np.pi*tid_lista[modn])/np.sqrt(a**3))
        modn += 1

    '''make all inputs have period 1'''
    squeeze_tid = []
    squeezen = 0
    while squeezen < len(tid_lista):
        squeeze_tid.append(tid_lista[squeezen]/np.sqrt(a**3))
        squeezen += 1

    del mod_lista[-1:]
    del tid_lista[-1:]
    del squeeze_tid[-1:]

    plt.plot(squeeze_tid,mod_lista)
    plt.title('p(t) där a = ' + str(a) + ' och b = ' + str(b))
    plt.show


第二个拆分程序(用于参考值的≈4:20运行):

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

'''function that generates the points of the orbit'''
def punkt(a,b,H,p):
    GM =  39.5216489684
    x_0 = a + np.sqrt(a**2 - b**2)
    v_0 = np.sqrt(GM*(2/x_0 - 1/a))
    konstant_period = np.sqrt(a**3)*H
    h = 1/H

    '''starting position given by an elliptic orbit '''
    stor_x_lista = [x_0]
    stor_y_lista = [0]

    hastighet_x = [0]
    hastighet_y = [v_0]

    liten_x_lista = []
    liten_y_lista = []

    ''' a loop that approximates the points of the orbit'''
    t = 0
    tid_lista = []
    n = 0
    while n < konstant_period:
        hastighet_x.append(hastighet_x[n] - h*GM* stor_x_lista[n]/(np.sqrt(stor_x_lista[n]**2 + stor_y_lista[n]**2))**3)
        stor_x_lista.append(stor_x_lista[n] + h*hastighet_x[n])

        hastighet_y.append(hastighet_y[n] - h*GM*stor_y_lista[n]/(np.sqrt(stor_x_lista[n]**2 + stor_y_lista[n]**2))**3)
        stor_y_lista.append(stor_y_lista[n] + h*hastighet_y[n])


        '''smaller list of points to run faster'''
        if n % p == 0:
            liten_x_lista.append(stor_x_lista[n])
            liten_y_lista.append(stor_y_lista[n])
            tid_lista.append(t)

        n += 1
        t += h

    return (liten_x_lista,liten_y_lista,tid_lista)

''' function that finds the angle'''

def vinkel(a,b,H,p):
    '''import lists'''
    liten_x_lista = punkt(a,b,H,p)[0]
    liten_y_lista = punkt(a,b,H,p)[1]
    tid_lista = punkt(a,b,H,p)[2]

    '''find the angle'''
    vinkel_lista = []
    siffra = 0
    while siffra < len(liten_x_lista):
        if liten_y_lista[siffra ] >= 0:
            vinkel_lista.append( np.arccos( liten_x_lista[siffra]/np.sqrt( liten_x_lista[siffra]**2 + liten_y_lista[siffra]**2)))
            siffra += 1

        elif liten_y_lista[siffra] < 0 :
            vinkel_lista.append( np.pi + np.arccos( -liten_x_lista[siffra]/np.sqrt( liten_x_lista[siffra]**2 + liten_y_lista[siffra]**2) ))
            siffra += 1
    return (vinkel_lista, tid_lista)

def periodisk(a,b,H,p):
    '''import lists'''
    tid_lista = vinkel(a,b,H,p)[1]
    vinkel_lista = vinkel(a,b,H,p)[0]

    '''get rid of linear line to find p(t)'''
    mod_lista = []

    modn = 0
    while modn < len(vinkel_lista):
        mod_lista.append((vinkel_lista[modn] - (2*np.pi*tid_lista[modn])/np.sqrt(a**3)))
        modn += 1

    '''make all inputs have period 1'''
    squeeze_tid = []
    squeezen = 0
    while squeezen < len(tid_lista):
        squeeze_tid.append(tid_lista[squeezen]/np.sqrt(a**3))
        squeezen += 1

    del mod_lista[-1:]
    del tid_lista[-1:]
    del squeeze_tid[-1:]

    return (squeeze_tid,mod_lista)

'''fixa 3d-punkt av p(a,b) a är konstant b varierar??? '''

def hitta_amp(a):
    x_b = []
    y_b = []
    n_b = 0.1
    while n_b <= a:
        x_b.append(n_b)
        y_b.append(punkt(a,n_b,10**5,10**3))

    return 0

def graf(a,b,H,p):
    plt.plot(periodisk(a,b,H,p)[0],periodisk(a,b,H,p)[1])
    plt.show


我认为出错的原因是该程序多次运行相同的慢速代码,而不是只运行一次然后访问数据。问题是一切都在本地完成,什么都不存储在全局中还是其他?
刚学会时,我对编程的唯一了解是基本语法,但我不知道如何实际编写和运行程序。如果影响到任何事情,我都会在spyder中运行所有代码。

最佳答案

plt.plot(periodisk(a,b,H,p)[0],periodisk(a,b,H,p)[1])


这段代码使用相同的参数运行了两次方括号,因此在这一点上,我们知道运行速度至少慢了2倍。

您应该先执行some_var = periodisk(a,b,H,p),然后再执行some_var[0], some_var[1]。或者只是使用开箱:

plt.plot(*periodisk(a,b,H,p))




tid_lista = vinkel(a,b,H,p)[1]
vinkel_lista = vinkel(a,b,H,p)[0]


再次做同样的事情两次(总计:(当前)vinkel函数的4倍)。同样,智能分配可以解决此问题:

vinkel_lista, tid_lista = vinkel(a,b,H,p)




liten_x_lista = punkt(a,b,H,p)[0]
liten_y_lista = punkt(a,b,H,p)[1]
tid_lista = punkt(a,b,H,p)[2]


现在,您重复三次。 (总计:12 *当前点功能的时间)

liten_x_lista, liten_y_lista, tid_lista = punkt(a,b,H,p)




punkt功能与原始功能类似,因此我们的总速度要慢12倍-与您的时间估算完全匹配。 :)

关于python - 如何构建python程序?尝试使其更加结构化,现在运行速度慢13倍,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题:https://stackoverflow.com/questions/60283156/

10-08 22:00
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