Matlab中如何制作和使用许多快速函数？

Question

你好地球搭便车的人，我刚刚偶然发现 Matlab 中的匿名函数有多慢。但是，我找不到方便的替代方法。我需要生成大约 12 个这样的通道，每个通道都有 8 个小功能。这是一个例子。

channels = [];
channel.name   = 'CHNAF';
channel.area   = 10;
channel.g      = 0.013;
channel.E      = 87.39;
channel.alphaa = @(V,ion) 0.9*(V+19)/(1-exp(-(V+19)/10));
channel.betaa  = @(V,ion) 36*exp(-0.055*(V + 44));
channel.infa   = @(a,b,V) a/(a+b);
channel.taua   = @(a,b,V) 1/(a+b);
channel.na     = 3;
channel.alphai = @(V,ion) 0.315*exp(-0.3*(V + 44));
channel.betai  = @(V,ion) 4.5/(1 + exp(-(V + 11)/5));
channel.infi   = @(a,b,V) a/(a+b);
channel.taui   = @(a,b,V) 1/(a+b);
channel.ni     = 1;
channels = [channels channel];

一代不是问题。但我想使用这些功能，下面的代码让它变得非常非常慢。

ch    = channels(1);
curr  = curr + ch.area*ch.g*ch.m^ch.na*ch.h^ch.ni*(V-ch.E);  
adot  = (ch.infa(ch.alphaa(V,ion),ch.betaa(V,ion),V) - ch.m)/ch.taua(ch.alphaa(V,ion),ch.betaa(V,ion),V);
idot  = (ch.infi(ch.alphai(V,ion),ch.betai(V,ion),V) - ch.h)/ch.taui(ch.alphai(V,ion),ch.betai(V,ion),V);

正如thread 中所指出的，它使用匿名函数又名fun = @(x) x; 使其如此。 我可以做些什么来让它更快？（注意我正在用这些解决 ODE，所以它们被调用了数千次）。

您可能有两个可能的顾虑。

1. 那里确实有很多虚拟函数和变量。并不总是使用离子或 V。有时 channel.na 或 channel.ni 为零，因此无需调用任何函数。为了通用性和简单性，我需要这些。
2. 我可以通过
   infaNEW = @(V,ion)
ch.infa(ch.alphaa(V,ion),ch.betaa(V,ion),V)
   这样我可以减少函数的数量。

这两项增强功能都可能将性能各提高 2 倍，而不是 20 倍，因为匿名函数让我慢了下来。也许是一个更直接的问题：有没有办法将匿名函数转换为普通函数，也许会自动将它们打印到 .m 文件中？

Answer 1

I have posted the same question Matlab Central. Walter Roberson 给出了很好的响应，将性能提高了一个数量级。

您可以将匿名函数转换为常规函数，是的，但开销不会有太大不同。让你慢下来的是函数调用开销，而不是函数是匿名的。

如果你有 Symbolic 工具箱，你可以传递符号 V 和 ion 进入你的公式，得到各种函数的表达式 扩大“就地”；简化（）来优化它一点，然后 使用 matlabFunction() 将符号表达式转换为单个 匿名函数。

syms V ion 
curr  = ch.area*ch.g*ch.m^ch.na*ch.h^ch.ni*(V-ch.E);
adot  = (ch.infa(ch.alphaa(V,ion),ch.betaa(V,ion),V) - h.m)/ch.taua(ch.alphaa(V,ion),ch.betaa(V,ion),V);
idot  = (ch.infi(ch.alphai(V,ion),ch.betai(V,ion),V) - ch.h)/ch.taui(ch.alphai(V,ion),ch.betai(V,ion),V);
triple = [curr,adot,idot];
triplefcn = matlabFunction(simplify(triple), 'vars', [V, ion]);

现在调用 Triplefcn 传入实际的 V 和 ion 将 返回一个以 curr、adot、idot 为列的数组。 （这将是 也是矢量化的，而您当前的表达式不是。）