python - PyFFTW比SciPy FFT慢吗？

我尝试了以下用户在Stackoverflow上提出的解决方案：henry-gomersall以重复执行以加快基于FFT的卷积的速度，但是获得了不同的结果。

import numpy as np
import pyfftw
import scipy.signal
import timeit

class CustomFFTConvolution(object):

    def __init__(self, A, B, threads=1):

        shape = (np.array(A.shape) + np.array(B.shape))-1

        if np.iscomplexobj(A) and np.iscomplexobj(B):
            self.fft_A_obj = pyfftw.builders.fftn(
                    A, s=shape, threads=threads)
            self.fft_B_obj = pyfftw.builders.fftn(
                    B, s=shape, threads=threads)
            self.ifft_obj = pyfftw.builders.ifftn(
                    self.fft_A_obj.get_output_array(), s=shape,
                    threads=threads)

        else:
            self.fft_A_obj = pyfftw.builders.rfftn(
                    A, s=shape, threads=threads)
            self.fft_B_obj = pyfftw.builders.rfftn(
                    B, s=shape, threads=threads)
            self.ifft_obj = pyfftw.builders.irfftn(
                    self.fft_A_obj.get_output_array(), s=shape,
                    threads=threads)

    def __call__(self, A, B):

        fft_padded_A = self.fft_A_obj(A)
        fft_padded_B = self.fft_B_obj(B)

        return self.ifft_obj(fft_padded_A * fft_padded_B)

N = 200

A = np.random.rand(N, N, N)
B = np.random.rand(N, N, N)

start_time = timeit.default_timer()

C = scipy.signal.fftconvolve(A,B,"same")
print timeit.default_timer() - start_time

custom_fft_conv_nthreads = CustomFFTConvolution(A, B, threads=1)
C = custom_fft_conv_nthreads(A, B)
print timeit.default_timer() - start_time

PyFFTW约为比SciPy FFT慢7倍，这与其他用户的体验不同。该代码有什么问题？ Python 2.7.9，PyFFTW 0.9.2。

最佳答案

您没有在做自己认为正在做的事情，而在您认为自己正在做的事情上，您也不应这样做。

您没有做您想做的事，因为上面的代码只定义了start_time一次（因此，对pyfftw的测试不仅包括耗时的创建CustomFFTConvolution对象，而且还包括scipy卷积！）。

您不应该做自己认为正在做的事情，因为您应该使用timeit测试这种事情。

因此，使用某些文件foo.py：

import numpy as np
import pyfftw
import scipy.signal

class CustomFFTConvolution(object):

    def __init__(self, A, B, threads=1):

        shape = (np.array(A.shape) + np.array(B.shape))-1

        if np.iscomplexobj(A) and np.iscomplexobj(B):
            self.fft_A_obj = pyfftw.builders.fftn(
                    A, s=shape, threads=threads)
            self.fft_B_obj = pyfftw.builders.fftn(
                    B, s=shape, threads=threads)
            self.ifft_obj = pyfftw.builders.ifftn(
                    self.fft_A_obj.get_output_array(), s=shape,
                    threads=threads)

        else:
            self.fft_A_obj = pyfftw.builders.rfftn(
                    A, s=shape, threads=threads)
            self.fft_B_obj = pyfftw.builders.rfftn(
                    B, s=shape, threads=threads)
            self.ifft_obj = pyfftw.builders.irfftn(
                    self.fft_A_obj.get_output_array(), s=shape,
                    threads=threads)

    def __call__(self, A, B):

        fft_padded_A = self.fft_A_obj(A)
        fft_padded_B = self.fft_B_obj(B)

        return self.ifft_obj(fft_padded_A * fft_padded_B)

N = 200

A = np.random.rand(N, N, N)
B = np.random.rand(N, N, N)

在ipython中，您可以获得以下内容：

In [1]: %run foo.py

In [2]: timeit scipy.signal.fftconvolve(A,B,"same")
1 loops, best of 3: 8.38 s per loop

In [3]: custom_fft_conv_nthreads = CustomFFTConvolution(A, B, threads=1)

In [4]: timeit custom_fft_conv_nthreads(A, B)
1 loops, best of 3: 6.9 s per loop

并具有多个线程：

In [5]: custom_fft_conv_nthreads = CustomFFTConvolution(A, B, threads=4)

In [6]: timeit custom_fft_conv_nthreads(A, B)
1 loops, best of 3: 3.81 s per loop

如果通过在start_time = timeit.default_timer()之前插入C = custom_fft_conv_nthreads(A, B)来更正代码以完成您认为的工作，您将获得更接近预期的结果：

10.8795630932
8.31241607666