数据结构和算法(代码执行时间测量模块timeit)

考察python的执行效率,python在调用函数的时候,要考察其函数内部算法的效率,本文将利用python中timeit模块来测试一小段python代码的执行速度。

class timeit.Timer(stmt=‘pass’, setup=‘pass’, timer=timer function)

Timer是测量小段代码执行速度的类
stmt参数是要测试的代码语句(statment)
setup参数是运行代码时需要的设置
timer参数是一个定时器函数,与平台有关

timeit.Timer.timeit(number=1000000)

Timer类中测试语句执行速度的对象方法,number参数是测试代码时的测试次数,默认为1000000,方法返回执行代码的平均耗时,一个float类型的秒数。

python列表类型不同操作的时间效率

python生成列表的常见形式有一下四种:

  1. 两个列表的相加
  2. 列表生成器
  3. 可迭代对象转化为列表
  4. 对空列表进行元素追加

对于以上四种形式,自定义四种函数实现

#对空列表进行元素追加
def test1():
    li = []
    for i in range(10000):
        li.append(i)
def test2():
    li = []
    for i in range(10000):
        li =li + [i]
def test3():
    li = [i for i in range(10000)]
def test4():
    li = list(range(10000))

def test5():
    li = []
    for i in range(10000):
        li.extend([i])    
from timeit import Timer

timer1 = Timer('test1()','from __main__ import test1')
print("append追加:",timer1.timeit(1000))

timer2 = Timer('test2()','from __main__ import test2')
print("求和:",timer2.timeit(1000))

timer3 = Timer('test3()','from __main__ import test3')
print("列表生成器:",timer3.timeit(1000))

timer4 = Timer('test4()','from __main__ import test4')
print("可迭代对象转化:",timer4.timeit(1000))

timer5 = Timer('test5()','from __main__ import test5')
print("extend:",timer5.timeit(1000))

结果

append追加: 0.6496986700076377
求和: 0.7470834940031637
列表生成器: 0.30637266401026864
可迭代对象转化: 0.14538886799709871
extend: 0.9688844589982182

元素追加(append和insert)

def t6():
    li = []
    for i in range(10000):
        li.append(i) #尾部添加
        
def t7():
    li = []
    for i in range(10000):
        li.insert(0,i)#头部添加 
timer6 = Timer('t6()','from __main__ import t6')
print("append:",timer6.timeit(1000))

timer7 = Timer('t7()','from __main__ import t7')
print("insert:",timer7.timeit(1000))

结果

append: 0.6802220060053514
insert: 28.873230566998245

结果来看尾部添加的效率明显优于头部添加,这与python的列表数据存储方式决定的,后续写数据结构时将对此进行解答

同理,pop删除元素方式,从队头删除的效率要远远低于从队尾删除元素的效率。

list内置函数的时间复杂度

Operation Big-O Efficiency
index x[] O(1)
index assignment O(1)
append() O(1)
pop() O(1)
pop(i) O(n)
insert O(n)
del operator O(n)
iteration O(n)
contains(in) O(n)
get slice[x:y] O(k)
del slice O(n)
set slice O(n+k)
reverse O(n)
concatename O(k)
sort O(nlogn)
multiply O(nk)

dict内置函数的时间复杂度

Operation Big-O Efficiency
copy O(n)
get item O(1)
set item O(1)
delete item O(1)
iteration O(n)
contains(in) O(1)
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