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幾行代碼讓 Python 函數(shù)執(zhí)行快 30 倍

更新時(shí)間：2022年01月24日 10:30:39 作者：野客

Python 編程語言，與其他流行編程語言相比主要缺點(diǎn)是它的動(dòng)態(tài)特性和多功能屬性拖慢了速度表現(xiàn)。Python 代碼是在運(yùn)行時(shí)被解釋的，而不是在編譯時(shí)被編譯為原生代碼。在本文中，我們將討論如何用多處理模塊并行執(zhí)行自定義 Python 函數(shù)，并進(jìn)一步對(duì)比運(yùn)行時(shí)間指標(biāo)。

Python 是一種流行的編程語言，也是數(shù)據(jù)科學(xué)社區(qū)中最受歡迎的語言。與其他流行編程語言相比，Python 的主要缺點(diǎn)是它的動(dòng)態(tài)特性和多功能屬性拖慢了速度表現(xiàn)。Python 代碼是在運(yùn)行時(shí)被解釋的，而不是在編譯時(shí)被編譯為原生代碼。

1、Python 多線程處理的基本指南

C 語言的執(zhí)行速度比 Python 代碼快 10 到 100 倍。但如果對(duì)比開發(fā)速度的話，Python 比 C 語言要快。對(duì)于數(shù)據(jù)科學(xué)研究來說，開發(fā)速度遠(yuǎn)比運(yùn)行時(shí)性能更重要。由于存在大量 API、框架和包，Python 更受數(shù)據(jù)科學(xué)家和數(shù)據(jù)分析師的青睞，只是它在性能優(yōu)化方面落后太多了。

2、多處理入門

考慮一個(gè)單核心 CPU，如果它被同時(shí)分配多個(gè)任務(wù)，就必須不斷地中斷當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)并切換到下一個(gè)任務(wù)才能保持所有進(jìn)程正常運(yùn)行。對(duì)于多核處理器來說，CPU 可以在不同內(nèi)核中同時(shí)執(zhí)行多個(gè)任務(wù)，這一概念被稱為并行處理。

3、它為什么如此重要？

數(shù)據(jù)整理、特征工程和數(shù)據(jù)探索都是數(shù)據(jù)科學(xué)模型開發(fā)管道中的重要元素。在輸入機(jī)器學(xué)習(xí)模型之前，原始數(shù)據(jù)需要做工程處理。對(duì)于較小的數(shù)據(jù)集來說，執(zhí)行過程只需幾秒鐘就能完成；但對(duì)于較大的數(shù)據(jù)集而言，這項(xiàng)任務(wù)就比較繁重了。

并行處理是提高 Python 程序性能的一種有效方法。Python 有一個(gè)多處理模塊，讓我們能夠跨 CPU 的不同內(nèi)核并行執(zhí)行程序。

4、實(shí)現(xiàn)

我們將使用來自 multiprocessing 模塊的 Pool 類，針對(duì)多個(gè)輸入值并行執(zhí)行一個(gè)函數(shù)。這個(gè)概念稱為數(shù)據(jù)并行性，它是 Pool 類的主要目標(biāo)。

我將使用從 Kaggle 下載的 Quora 問題對(duì)相似性數(shù)據(jù) 集來演示這個(gè)模塊。

上述數(shù)據(jù)集包含了很多在 Quora 平臺(tái)上提出的文本問題。我將在一個(gè) Python 函數(shù)上執(zhí)行多處理模塊，這個(gè)函數(shù)通過刪除停用詞、刪除 HTML 標(biāo)簽、刪除標(biāo)點(diǎn)符號(hào)、詞干提取等過程來處理文本數(shù)據(jù)。

preprocess() 就是執(zhí)行上述文本處理步驟的函數(shù)。

可以在這里找到托管在我的 GitHub 上的函數(shù) preprocess() 的代碼片段。
現(xiàn)在，我們使用 multiprocessing 模塊中的 Pool 類為數(shù)據(jù)集的不同塊并行執(zhí)行該函數(shù)。數(shù)據(jù)集的每個(gè)塊都將并行處理。

import multiprocessing
from functools import partial
from QuoraTextPreprocessing import preprocess

BUCKET_SIZE = 50000

def run_process(df, start):
    df = df[start:start+BUCKET_SIZE]
    print(start, "to ",start+BUCKET_SIZE)
    temp = df["question"].apply(preprocess)

chunks  = [x for x in range(0,df.shape[0], BUCKET_SIZE)]   
pool = multiprocessing.Pool()
func = partial(run_process, df)
temp = pool.map(func,chunks)
pool.close()
pool.join()

該數(shù)據(jù)集有 537,361 條記錄（文本問題）需要處理。對(duì)于 50,000 的桶大小，數(shù)據(jù)集被分成 11 個(gè)較小的數(shù)據(jù)塊，這些塊可以并行處理以加快程序的執(zhí)行時(shí)間。

5、基準(zhǔn)測(cè)試

人們常問的問題是使用多處理模塊后執(zhí)行速度能快多少。我在實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)并行性，對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集執(zhí)行一次 preprocess() 函數(shù)后對(duì)比了基準(zhǔn)執(zhí)行時(shí)間。

運(yùn)行測(cè)試的機(jī)器有 64GB 內(nèi)存和 10 個(gè) CPU 內(nèi)核。

多處理和單處理執(zhí)行的基準(zhǔn)時(shí)間：

從上圖中，我們可以觀察到 Python 函數(shù)的并行處理將執(zhí)行速度提高了近 30 倍。

我們可以在我的 GitHub 中找到用于記錄基準(zhǔn)測(cè)試數(shù)據(jù)的 Python文件。

基準(zhǔn)測(cè)試過程：

結(jié) 論：

在本文中，我們討論了 Python 中多處理模塊的實(shí)現(xiàn)，該模塊可用于加速 Python 函數(shù)的執(zhí)行。添加幾行多處理代碼后，具有 537k 實(shí)例的數(shù)據(jù)集的執(zhí)行時(shí)間幾乎快了 30 倍。

處理大型數(shù)據(jù)集的時(shí)候，我建議大家使用并行處理，因?yàn)樗梢怨?jié)省大量時(shí)間并加快工作流程。

到此這篇關(guān)于幾行代碼讓 Python 函數(shù)執(zhí)行快 30 倍的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Python 函數(shù)執(zhí)行內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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