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C

C言語は、1972年にAT&Tベル研究所の、デニス・リッチーが主体となって作成したプログラミング言語です。 B言語の後継言語として開発されたことからC言語と命名。そのため、表記法などはB言語やALGOLに近いとされています。 Cの拡張版であるC++言語とともに、現在世界中でもっとも普及されているプログラミング言語です。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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pythonからc言語で書き直したプログラムが速くならない

MF0524

総合スコア48

C

C言語は、1972年にAT&Tベル研究所の、デニス・リッチーが主体となって作成したプログラミング言語です。 B言語の後継言語として開発されたことからC言語と命名。そのため、表記法などはB言語やALGOLに近いとされています。 Cの拡張版であるC++言語とともに、現在世界中でもっとも普及されているプログラミング言語です。

Python

Pythonは、コードの読みやすさが特徴的なプログラミング言語の1つです。 強い型付け、動的型付けに対応しており、後方互換性がないバージョン2系とバージョン3系が使用されています。 商用製品の開発にも無料で使用でき、OSだけでなく仮想環境にも対応。Unicodeによる文字列操作をサポートしているため、日本語処理も標準で可能です。

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投稿2022/03/11 05:49

編集2022/03/11 05:50

実現したいこと

pythonで書いていたプログラムの計算を高速化したいと考え、c言語を学習中です。cでの書き直し自体はできたのですが、完成したコードがpythonより遅いという結果になりました。
原因を調べたところ、2次元配列に対してforループを回すと遅くなることが分かりました。下記のcのコードを高速化するにはどうしたら良いでしょうか?よろしくお願い致します。

実験結果の詳細

実験には下記に記載したコードを使用しました。
プログラムの内容は、すべての要素が1の1000*1000の2次元配列を用意した後、各要素に0.5を加える操作を10000回forループで実行しています。

Pythonで実行した場合は約5.5秒でしたが、Cで実行した場合約22.0秒とPythonより計算時間が長くなりました。下記コードの中で「各要素に0.5を加える操作を10000回実施」部分を行わない場合はCの方が2倍程度速かったため、遅くなる原因は2次元配列に対してfor文を回すところにあると考えています。

C

1#include <stdio.h> 2#include <time.h> 3 4#define n 1000 5#define tmax 10000 6int x, y, t; 7double start,end; 8double u1[n][n]; 9 10int main(void) { 11 start = clock(); 12 13 //初期値の設定 14 for(x=0;x<n;x++){ 15 for(y=0;y<n;y++){ 16 u1[x][y] = 1; 17 } 18 } 19 20 //各要素に0.5を加える操作を10000回実施 21 for(x=0;t<tmax;t++){ 22 for(x=0;x<n;x++){ 23 for(y=0;y<n;y++){ 24 u1[x][y] += 0.5; 25 } 26 } 27 } 28 printf("%lf\n", u1[0][0]); 29 end = clock(); 30 printf("finish time : %lf s\n", (double)(end-start)/ CLOCKS_PER_SEC); 31 return 0; 32} 33

Python

1import numpy as np 2import time 3 4start_time = time.perf_counter() 5//初期値の設定 6u1 = np.full((1000, 1000), 1, dtype="float64") 7 8//各要素に0.5を加える操作を10000回実施 9for i in range(10000): 10 u1 += 0.5 11 12print(u1[0,0]) 13end_time = time.perf_counter() 14elapsed_time = end_time - start_time 15print(elapsed_time)

実行環境

・cはgccでオプションなしでコンパイル後、vscodeで実行しました。
・pythonはjupyter notebook上で実行しました。

以上になります。どうぞよろしくお願い致します。

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guest

回答3

0

ベストアンサー

-O2 最適化オプションを付けてコンパイルすれば多少マシになるかと思います。ここまでシンプルなら -O4 最適化の方が速いかもしれません。

投稿2022/03/11 06:08

arcxor

総合スコア2859

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arcxor

2022/03/11 06:09

ところで、t のループの初期化が間違っています。x=0 ではなく t=0 が意図するところでしょう。
MF0524

2022/03/11 07:18

ご回答ありがとうございます。また、ミスの指摘もありがとうございます。 コンパイルのオプションを検討したところ、gcc -O4にした場合、約2.0秒まで計算時間を短縮できました。 ありがとうございました!
guest

0

numpyのナカミはC実装だったはず。だったら敵わないのは無理もないかと。

投稿2022/03/11 05:55

episteme

総合スコア16614

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MF0524

2022/03/11 07:18

ご回答ありがとうございました!
guest

0

numpyは、内部でC言語で書かれたライブラリを呼び出してるので、下手なCプログラムより早いですよ。
できるかぎりnumpyに処理させて、ピュアなPythonでループ処理を書かなければPythonの方が早いでしょう。

投稿2022/03/11 06:16

shiracamus

総合スコア5406

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MF0524

2022/03/11 07:18

ご回答ありがとうございました!
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