使用Cython加速你的Python代码

前言

如果你曾经用python编写过代码，可能已经发现某些代码块的执行时间比预期的长。尽管有几种方法可以提高代码效率，但python通常比c语言慢。这是因为python是一种动态编程语言，将许多c语言在编译时处理的任务推迟到运行时。

然而，如果你喜欢用Python编码并希望加快代码执行速度，可以考虑使用Cython。虽然Cython是一种独立的编程语言，但它易于整合到你的工作流程中。在执行时，Cython会将Python代码转换为C代码，通常能显著提高速度。

安装Cython

要使用Cython，你需要一个C编译器。安装过程根据你的操作系统不同而异。对于Linux，通常已经安装了GNU C编译器（gcc）。对于Mac OS，你可以下载Xcode来获取gcc。如果你使用的是Windows，安装过程会稍微复杂一些。更多信息请访问Cython的GitHub页面：

https://www.php.cn/link/7a1e01c1f482effc90f8e7d0e2581aff

一旦你安装好C编译器，只需在终端中运行以下命令：

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pip install Cython

如何使用Cython

展示Cython功能的最简单方法是通过Jupyter notebook。要在notebook中使用Cython，我们将使用IPython的magic命令。Magic命令以百分号开头，提供了一些额外的功能来增强你的工作流程。一般来说，magic命令有两种类型：

• 行magic以一个“%”表示，仅对一行输入操作。
• 单元格magic以两个“%”表示，对多行输入操作。让我们开始：

首先，为了能够使用Cython，我们必须运行：

%load_ext Cython

现在，每当我们想在一个代码单元中运行Cython时，我们必须首先在单元格中放入以下magic命令：

%%cython

完成这些步骤后，你就可以开始使用Cython进行编码了。

Cython的速度提升

Cython比普通Python代码快多少取决于具体代码。例如，如果你运行的是包含许多变量的计算密集型循环，Cython的性能将大大优于常规Python代码。递归函数也会使Cython比Python快得多。

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让我们用斐波那契序列来演示这一点。简单来说，这个算法通过将前两个数相加来找到下一个数。这是它在Python中的样子：

def fibonacci(n):    
    if n 

首先，为了能够使用Cython，我们必须运行：

如你所见，查找序列中的第39个数字花费了13.3秒。这里的Wall time指的是函数调用从开始到结束所花费的总时间。

让我们在Cython中定义相同的函数。

这是怎么回事?如你所见，我们在上面使用了一些单元格magic，允许我们在这个单元格中使用Cython。我稍后将解释“-a”选项的作用。然后，我们基本上采用与上面相同的代码，除了现在我们能够使用静态类型声明并将n定义为integer类型。

如你所见，通过在这个神奇的命令之后添加“-a”，我们收到了注释，这些注释显示了代码中有多少Python交互。这里的目标是去掉所有的黄线，用白色的背景代替。在这种情况下，没有Python交互，所有代码都将在C中运行。你还可以单击每一行旁边的“+”符号，查看Python代码的C语言翻译。

代码快了多少?让我们来看看:

在这种情况下，Cython大约比Python快6.75倍。这清楚地展示了利用Cython的节省时间的能力，在这方面，Cython提供了比常规Python代码更好的改进。

原文：https://www.php.cn/link/a5526b5c1e15754a534e9ff97728a32f

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