具有多次迭代的循环使执行速度非常慢答案

【问题标题】：A loop with many iterations makes execution incredibly slow具有多次迭代的循环使执行速度非常慢
【发布时间】：2016-05-31 09:10:25
【问题描述】：

此代码的执行时间约为 1 秒：

start_time = Time.now

prev = 1
(1..1000).each do |i|
  (1..10000).each do |j|
    result = j * prev
    result = result + prev
    result = result - prev
    result = result / prev
    prev = j
  end
end

end_time = Time.now
printf('%f sec', end_time - start_time)

但是当我使用一个循环进行 10000000 次迭代（而不是上面写的 2 个循环、1000 和 10000 次迭代）时，它变得慢得多（大约 4.5 秒）：

start_time = Time.now

prev = 1
(1..10000000).each do |j|
  result = j * prev
  result = result + prev
  result = result - prev
  result = result / prev
  prev = j
end

end_time = Time.now
printf('%f sec', end_time - start_time)

为什么会这样？总迭代次数还是一样的。

【问题讨论】：

尝试在每种情况下调查result 的值。我认为10_000_000 * 9_999_999 大于10_000 * 9_999。
第一个代码有 1.35 秒，第二个代码有 1.24 秒。变量result 不会过度增长，因为它每次都会重置。
所以基本上，第一个代码的迭代是 1.35 秒，第二个是 1.24 秒？奇怪的。尝试以较小的块记录执行，例如每 20% 的块。通过简单的检查，总负载应该会增加，因此不会明显影响测试。
无法重现：第一个是1.288465 sec，第二个是1.219005 sec在我的电脑上。你想通过这些例子达到什么目的？
@spickermann 我只是在控制台中运行这些脚本 :) Ruby 2.3 x64，Windows 10 x64。也许是操作系统导致了问题？

标签： ruby loops execution-time

【解决方案1】：

第二个示例处理的数字比第一个大得多（正如上面@Sergii K 评论的那样）。第二个示例代码可能会达到系统上的最大 Fixnum 限制。在 32 位系统上，maximum signed integer 是 2**(32-1) - 1 = 2147483647，它远小于第二个示例中的最大乘积 j * prev（与第一个示例中的最大乘积相反）。在这种情况下，ruby 必须在内部将Fixnums 转换为Bignums，这就是为什么第二个示例代码可能比第一个慢。

在 64 位系统上，我希望两个样本几乎同时运行，因为最大的整数永远不会达到 Fixnum 限制。这就是为什么大多数其他评论者没有看到时间上有很大差异的原因。

更新：如果最大 Fixnum 数仅为 1073741823，正如上面 OP 所评论的那样，那么这一定意味着虽然操作系统本身是 64 位，也许安装的 ruby 也是 64 -bit ruby，它仍然只使用 4 个字节来存储 Fixnum 数字（而不是 8 在真正的 64 位 ruby 中）。最大整数值远小于第二个示例中所需的值，因此它确实必须将较高的数字转换为 Bignums，这就是第二个示例的缓慢的原因。

如果您比较，您可以自己检查：

(2**(0.size * 8 -2) -1).class      # => Fixnum vs:
(2**(0.size * 8 -2) -1 + 1).class  # => should be Bignum

【讨论】：