将 Java 代码转换为快速的 Clojure 代码

Question

这个 Java 代码能否被翻译成同样快或几乎同样快的 Clojure 代码？

我已经能够获得更简单的函数，例如添加两个数组以通过类型提示以合理的速度运行，但我无法让 Clojure 在合理的时间内使用任何一种 Java 来完成下面的函数interop 或 Incanter 矩阵，并使用函数式或命令式样式。

我是否遗漏了一些关于类型提示的内容，还是最好在 Java 中做这种事情？

static double[][] grad2_stencil= { {0,0,-1,0,0}, 
                             {0,0,16,0,0}, 
                             {-1,16,-60,16,-1}, 
                             {0,0,16,0,0}, 
                             {0,0,-1,0,0} };

public static double grad2(double[][] array, int x, int y){
    double temp=0;
    int L=array.length;
    for(int i=0; i<5; i++){
        for(int j=0; j<5; j++){
            temp+=array[((x+i-2)%L+L)%L][((y+j-2)%L+L)%L]*grad2_stencil[i][j];
        }
    }
    return temp/12.0;
}

public static double[][] grad2_field(double[][] arr){
    int L=arr.length;
    double[][] result=new double[L][L];

    for(int i=0; i<L; i++){
        for(int j=0; j<L; j++){
            result[i][j]=grad2(arr, i, j);
        }
    }

    return result;
}

Answer 1

在 clojure 1.3（主分支）中尝试以下操作：

(def ^"[[D" grad2-stencil
  (into-array (Class/forName "[D")
    (map double-array 
      [[ 0   0  -1  0  0 ] 
       [ 0   0  16  0  0 ]
       [-1  16 -60 16 -1 ] 
       [ 0   0  16  0  0 ] 
       [ 0   0  -1  0  0 ]])))

(defn ^:static idx ^long [^long x ^long i ^long L]
  (-> x
    (+ i)
    (- 2)
    (mod L)
    (+ L)
    (mod L)))

(defn ^:static grad2 ^double [^doubles arr ^long x ^long y]
  (let [L (alength arr)
        temp (loop [i 0 j 0 temp 0.0]
               (if (< i 5) 
                 (let [a (idx x i L)
                       b (idx y j L)
                       temp (double (* (aget arr a b) 
                                      (aget grad2-stencil i j)))]
                   (if (< j 4)
                     (recur i (inc j) temp)
                     (recur (inc i) 0 temp)))
                 temp))]
    (/ temp 12.0)))

(defn ^:static grad2-field ^"[[D" [^"[[D" arr]
  (let [result (make-array Double/TYPE (alength arr) (alength arr))]
    (loop [i 0 j 0]
      (when (< i 5)
        (aset result (grad2 arr i j) i j)
        (if (< j 4)
          (recur i (inc j))
          (recur (inc i) 0))))
    result))

Answer 2

从目前在 github 上的 clojure 1.3 分支开始，您可以 use primitives as arguments to functions 并从函数返回。您也将不再需要键入提示数字原语。它真的应该让提示这种类型的代码更快，看起来更优雅。

在类型提示中，您可能会遇到这样一个事实，即 (函数参数都被装箱。

Answer 3

另一个有帮助的部分（也在 1.3 中）是静态函数链接，这将使一些函数调用与方法调用一样快（这也在 Arthur 发布的链接中描述）。

目前仍然很难以真正惯用的方式（即使用“map”高阶函数）以完全 java 性能编写此代码，因为高阶函数将无法使用静态链接，但是（无耻的插头警告）这是 Rich Hickey 想要纠正的问题：

http://combinate.us/clojure/2010/09/27/clojure/