评估Matlab代码性能的技巧与工具

衡量代码的性能

性能计时函数概述

timeit 函数和秒表计时器函数 tic 和 toc 可以计算代码运行所需的时间。使用 timeit 函数严格测量函数执行时间。使用 tic 和 toc 可估算运行较小部分代码而非整个函数的时间。

计时函数

要测量运行函数所需的时间，请使用 timeit 函数。timeit 函数多次调用指定的函数，并返回测量结果的中位数。它采用要测量的函数的句柄并返回典型执行时间（以秒为单位）。假设定义了一个函数 computeFunction，它采用两个在工作区中定义的输入 x 和 y。您可以使用 timeit 计算执行函数所需的时间。

function a = myComputeFunction(x,y)
a = 0;
for  i = 1:1000
    a = x.*y+x/y+a;
end

f = @() myComputeFunction(1,3);
timeit(f)

ans =


   1.1029e-05

显示计算时间为1.1029e-05。

计算部分代码的时间

要计算某部分程序需要多长时间运行或者比较各部分程序的不同实现的速度，可使用秒表计时器函数 tic 和 toc。调用 tic 可启动计时器，紧接着 toc 可读取已用时间。

tic
   % 统计运行时间的代码. 
toc

有时程序运行速度太快，导致 tic 和 toc 无法提供有用的数据。如果您的代码运行速度快于 1/10 秒，请考虑测量它在循环中运行的时间，然后求平均值以计算单次运行的时间。

tic
f = @() myComputeFunction(1,3);
timeit(f)
toc

>> Untitled2


ans =


   1.3954e-06


历时 0.005282 秒。

Cputime 函数与 tic/toc 和 timeit

建议使用 timeit 或 tic 和 toc 来度量代码的性能。这些函数会返回挂钟时间。与 tic 和 toc 不同，timeit 函数会调用代码多次，因此会考虑首次成本。

cputime 函数会测量总 CPU 时间并跨所有线程进行汇总。此测量值不同于 timeit 或 tic/toc 返回的挂钟时间，可能会造成误解。例如：

pause 函数的 CPU 时间通常很小，但挂钟时间会考虑暂停 MATLAB 执行的实际时间。因此，挂钟时间可能更长。

如果函数均匀使用四个处理核，则 CPU 时间可能约是挂钟时间的四倍。

测量运行 surf(peaks(40)) 所用的 CPU 时间。

tStart = cputime;
surf(peaks(40))

tEnd = cputime - tStart

pause 的 CPU 时间通常很小：

tStart = cputime;
pause(1)
tEnd = cputime - tStart


tEnd =


    0.1094
    

但是，挂钟时间会考虑暂停 MATLAB 执行的实际时间：

tic
pause(1)
toc

Elapsed time is 1.000483 seconds.

有关测量性能的提示

在测量代码的性能时，还需要考虑以下：

• 计算足够大的一部分代码的时间。理想情况下，进行计时的代码运行时间应该超过 1/10 秒。
• 将要尝试计时的代码放在函数中，而不是在命令行或脚本内部对其计时。
• 除非是尝试测量首次成本，否则请多次运行代码。使用 timeit 函数。
• 请不要在测量性能时执行 clear all。
• 将输出分配给一个变量，而不是使其保留默认值 ans。

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