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Python timeit模块 Python timeit模块原理及使用方法

lincappu 人气:0
想了解Python timeit模块原理及使用方法的相关内容吗,lincappu在本文为您仔细讲解Python timeit模块的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Python,timeit模块,下面大家一起来学习吧。

Python 中的 timeit 模块可以用来测试一段代码的执行耗时,如一个变量赋值语句的执行时间,一个函数的运行时间等。

timeit 模块是 Python 标准库中的模块,无需安装,直接导入就可以使用。导入时直接 import timeit ,可以使用 timeit() 函数和 repeat() 函数,还有 Timer 类。使用 from timeit import ... 时,只能导入 Timer 类(有全局变量 __all__ 限制)。

timeit 模块的源码总共只有 300 多行,主要就是实现上面的两个函数和一个类,可以自己看一下。

接下来就开始使用 timeit 模块来测试代码执行时间,我使用 timeit 模块来对比 Python 列表从头部添加数据和从尾部添加数据的执行时间(测试什么根据需求来定)。

一、使用 timeit() 函数测试运行时间

1. 准备测试函数

先写两个函数,一个函数是从列表头部添加数据,另一个函数是从列表尾部添加数据。

#
coding = utf - 8
def insert_time_test():
  insert_list = list()
for i in range(10):
  insert_list.insert(0, i)
def append_time_test():
  append_list = list()
for i in range(10):
  append_list.append(i)
if __name__ == '__main__':
  import timeit
# coding = utf - 8
def insert_time_test():
  insert_list = list()
for i in range(10):
  insert_list.insert(0, i)
def append_time_test():
  append_list = list()
for i in range(10):
  append_list.append(i)
if __name__ == '__main__':
  import timeit

2. timeit(stmt="pass", setup="pass", timer=default_timer, number=default_number) 函数介绍

timeit() 函数有四个参数,每个参数都是关键字参数,都有默认值。

stmt:传入需要测试时间的代码,可以直接传入代码表达式或单个变量,也可以传入函数。传入函数时要在函数名后面加上小括号,让函数执行,如 stmt = ‘func()' 。

setup:传入 stmt 的运行环境,如 stmt 中使用到的参数、变量,要导入的模块等,如 setup = ‘from __main__ import func' (__main__表示当前的文件)。可以写一行语句,也可以写多行语句,写多行语句时用分号隔开。

stmt 参数和 setup 参数默认值都是 pass,如果不传值,那么就失去了测试的意义,所以这两个参数是必要的。

timer: timer 参数是当前操作系统的基本时间单位,默认会根据当前运行环境的操作系统自动获取(源码中已经定义),保持默认即可。

number:要测试的代码的运行次数,默认1000000(一百万)次,对于耗时的代码,运行太多次会花很多时间,可以自己修改运行次数。

3. 测试函数的运行时间

现在使用 timeit() 来测试上面两个函数的运行时间。

insert_time_timeit = timeit.timeit(stmt='insert_time_test()',
setup='from __main__ import insert_time_test')
print('insert_time_timeit: ', insert_time_timeit)
append_time_timeit = timeit.timeit(stmt='append_time_test()',
setup='from __main__ import append_time_test')
print('append_time_timeit: ', append_time_timeit)

运行结果:

('insert_time_timeit: ', 2.9112871)
('append_time_timeit: ', 1.8884124999999998)

可以看到,在列表头部添加数据的时间比在列表尾部添加数据的时间长。

4. 测试代码(表达式)的运行时间

继续使用 timeit() 测试上面代码的运行时间,只是这次是直接将代码传入到参数中,而不是传入函数。

insert_time_timeit = timeit.timeit(stmt='list(insert_list.insert(0, i) for i in init_list)',
setup='insert_list=list();init_list=range(10)',
number=100000)
print('insert_time_timeit: ', insert_time_timeit)
append_time_timeit = timeit.timeit(stmt='list(append_list.append(i) for i in init_list)',
setup='append_list=list();init_list=range(10)',
number=100000)
print('append_time_timeit: ', append_time_timeit)

由于时间很长,代码中特意将 number 从一百万次改成了十万次。运行结果如下:

('insert_time_timeit: ', 330.46189400000003)
('append_time_timeit: ', 0.21436310000001413)

相对来说,对于相同的操作,使用函数的运行时间远小于直接传入代码表达式的时间,头部插入数据的尤其明显。

二、使用 repeat() 函数测试运行时间

1. repeat(stmt="pass", setup="pass", timer=default_timer, repeat=default_repeat, number=default_number) 函数介绍

repeat() 函数有五个参数,每个参数都是关键字参数,都有默认值。相比 timeit() 函数而言,timeit() 函数有的参数 repeat() 函数都有,此外,repeat() 函数多了一个 repeat 参数。

repeat:表示测试要重复几次,可以理解为将相同参数的 timeit() 函数重复执行。最终的结果构成一个列表返回,repeat 默认为3次。

2. 测试函数的运行时间

现在使用 repeat() 来测试上面两个函数的运行时间。

insert_time_repeat = timeit.repeat(stmt='insert_time_test()',
setup='from __main__ import insert_time_test')
print('insert_time_repeat: ', insert_time_repeat)
append_time_repeat = timeit.repeat(stmt='append_time_test()',
setup='from __main__ import append_time_test')
print('append_time_repeat: ', append_time_repeat)

运行结果如下:

('insert_time_repeat: ', [2.7707739, 2.908885, 2.7164823999999994])
('append_time_repeat: ', [1.7458063, 1.777368000000001, 1.8675014999999995])

3. 测试代码(表达式)的运行时间

继续使用 repeat() 测试上面代码的运行时间,直接传入代码,上面将 number 改成十万次后,时间还是很长(300多秒),所以继续减小 number ,改成一万次。

insert_time_repeat = timeit.repeat(stmt='list(insert_list.insert(0, i) for i in init_list)',
setup='insert_list=list();init_list=range(10)',
repeat=5,
number=10000)
print('insert_time_repeat: ', insert_time_repeat)
append_time_repeat = timeit.repeat(stmt='list(append_list.append(i) for i in init_list)',
setup='append_list=list();init_list=range(10)',
repeat=5,
number=10000)
print('append_time_repeat: ', append_time_repeat)

运行结果如下:

('insert_time_repeat: ', [2.591015, 2.5814996999999997, 2.5547322, 2.6153070000000005, 2.5496864000000006])
('append_time_repeat: ', [0.0181692999999985, 0.01746889999999901, 0.018901899999999472, 0.018737400000000903, 0.018211900000000725])

三、使用 Timer 类测试运行时间

1. Timer 类介绍

上面使用了 timeit() 函数和 repeat() 函数,其实在 timeit 模块中,这两个函数都是对 Timer 类做了进一步的封装,实际调用的还是 Timer 类中的方法。

在 Timer 类中,实现了两个方法,timeit() 方法和 repeat() 方法,上面两个函数调用的就是这两个方法。

在使用 from timeit import ... 时,只能导入 Timer 类,所以可以直接使用 Timer 类来测试,可以自己去调用方法,使用起来更灵活。

2. 测试列表头部添加

先实例化一个 Timer 类的对象,实例化时传入 stmt 和 setup 参数(参数的含义与上面一致),timer 参数保持默认,然后通过实例对象调用对应的 timeit() 方法或 repeat() 方法,在 timeit() 方法中传入 number,在repeat() 方法中传入 number 和 repeat 。

使用 timeit() 方法和 repeat() 方法测试从头部添加数据的运行时间。

timer_insert = timeit.Timer(stmt='insert_time_test()', setup='from __main__ import insert_time_test')
insert_time_timeit = timer_insert.timeit(number=1000000)
print('insert_time_timeit: ', insert_time_timeit)
insert_time_repeat = timer_insert.repeat(number=1000000)
print('insert_time_repeat: ', insert_time_repeat)

运行结果如下:

('insert_time_timeit: ', 2.7732486)
('insert_time_repeat: ', [2.7367806999999997, 2.707402600000001, 2.7288245999999994])

3. 测试列表尾部添加

使用 timeit() 方法和 repeat() 方法测试从尾部添加数据的运行时间。

timer_append = timeit.Timer(stmt='append_time_test()', setup='from __main__ import append_time_test')
append_time_timeit = timer_append.timeit(number=1000000)
print('append_time_timeit: ', append_time_timeit)
append_time_repeat = timer_append.repeat(number=1000000)
print('append_time_repeat: ', append_time_repeat)

运行结果如下:

('append_time_timeit: ', 1.9966106000000001)
('append_time_repeat: ', [1.9523343999999998, 1.8373857999999998, 1.8695377000000004])

timeit 模块是一个比较简单的模块,大概用法就这些了。

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