为什么 Python 3.5 中的 str.translate 比 Python 3.4 快得多？

Question

我试图在 Python 3.4 中使用 text.translate() 从给定字符串中删除不需要的字符。

最少的代码是：

import sys 
s = 'abcde12345@#@$#%$'
mapper = dict.fromkeys(i for i in range(sys.maxunicode) if chr(i) in '@#$')
print(s.translate(mapper))

它按预期工作。然而，相同的程序在 Python 3.4 和 Python 3.5 中执行时会产生很大的差异。

计算时间的代码是

python3 -m timeit -s "import sys;s = 'abcde12345@#@$#%$'*1000 ; mapper = dict.fromkeys(i for i in range(sys.maxunicode) if chr(i) in '@#$'); "   "s.translate(mapper)"

Python 3.4 程序需要 1.3ms，而 Python 3.5 中的相同程序只需要 26.4μs。

与 Python 3.4 相比，Python 3.5 的哪些改进使其更快？

Answer 1

TL;DR - ISSUE 21118

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长篇大论

Josh Rosenberg 发现 str.translate() 函数与 bytes.translate 相比非常慢，他提出了一个 issue，指出：

在 Python 3 中，str.translate() 通常是性能悲观，而不是优化。

为什么str.translate() 很慢？

str.translate() 非常慢的主要原因是查找曾经在 Python 字典中。

maketrans 的使用使这个问题变得更糟。使用bytes 的类似方法构建了一个包含 256 个项目的 C 数组以快速查找表。因此，使用更高级别的 Python dict 会使 Python 3.4 中的 str.translate() 非常慢。

现在发生了什么？

第一种方法是添加一个小补丁，translate_writer，但是速度提升并不是那么令人愉悦。很快另一个补丁fast_translate 进行了测试，它产生了非常好的结果，加速了高达 55%。

从文件中可以看出主要的变化是Python字典查找变成了C级查找。

现在的速度和bytes差不多

                                unpatched           patched

str.translate                   4.55125927699919    0.7898181750006188
str.translate from bytes trans  1.8910855210015143  0.779950579000797

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这里需要注意的是，性能增强仅在 ASCII 字符串中突出。

正如 J.F.Sebastian 在下面的 comment 中提到的那样，在 3.5 之前，translate 在 ASCII 和非 ASCII 情况下的工作方式相同。但是从 3.5 ASCII 大小写开始要快得多。

早期的 ASCII 与非 ASCII 过去几乎相同，但现在我们可以看到性能上有很大的变化。

如answer 所示，它可以从 71.6μs 提高到 2.33μs。

以下代码演示了这一点

python3.5 -m timeit -s "text = 'mJssissippi'*100; d=dict(J='i')" "text.translate(d)"
100000 loops, best of 3: 2.3 usec per loop
python3.5 -m timeit -s "text = 'm\U0001F602ssissippi'*100; d={'\U0001F602': 'i'}" "text.translate(d)"
10000 loops, best of 3: 117 usec per loop

python3 -m timeit -s "text = 'm\U0001F602ssissippi'*100; d={'\U0001F602': 'i'}" "text.translate(d)"
10000 loops, best of 3: 91.2 usec per loop
python3 -m timeit -s "text = 'mJssissippi'*100; d=dict(J='i')" "text.translate(d)"
10000 loops, best of 3: 101 usec per loop

结果列表：

         Python 3.4    Python 3.5  
Ascii     91.2          2.3 
Unicode   101           117