Question

这个功能在我的跑步中吃了很多时间。但是看到的是内置函数polyarea中的大部分时间。这段代码可以进行矢量化以提升性能吗？

Profiler报告 -

  time   calls
                  1 function [S S_area] = Polygons_intersection_Compute_area(S)
                  2 % Guillaume JACQUENOT
                  3 % guillaume at jacquenot at gmail dot com
                  4 % 2007_10_08
                  5 % 2009_06_16
                  6 % Compute area of each polygon of in S.
                  7 % Results are stored as a field in S
                  8 
  0.50   51945    9 S_area = struct('A', {}); 
  0.20   51945   10 for i=1:numel(S) 
  0.28  103890   11     S(i).area = 0; 
  1.34  103890   12     S_area(i).A = zeros(1,numel(S(i).P)); 
  0.69  103890   13     for j=1:numel(S(i).P) 
  9.24  103890   14         S_area(i).A(j) = polyarea(S(i).P(j).x,S(i).P(j).y); 
  0.28  103890   15         S(i).area      = S(i).area + (1-2*S(i).P(j).hole) * S_area(i).A(j);         
  0.01  103890   16     end 
  0.08  103890   17 end

Answer 1

我看到4个问题。我将按照潜在性能增益的增加顺序讨论它们。

首先：您使用i和j作为循环变量名称。这些也是Matlab中虚构单元的名称，这意味着Matlab将不得不花一些时间查找你的意思。事情是，如果循环不是JIT，那么它必须在每次迭代上执行（这不是你的，我会得到它）。

第二：索引多维结构需要的时间比你想象的要多。在这方面，Multi-D结构有些臭名昭着，你最好避免对它们进行过多的索引操作。通常制作元素的简单副本，对该副本执行所有操作，然后将副本写回结构可以提高性能。

第三：你没有以最有效的方式预先分配S_area。您甚至不预先分配结构，而是在预分配S_area(i).A时在第一个循环中增长它。这一切都可以改进（见下文）。

第四：polyarea 不是一个内置函数，因此这个双循环不会被JIT控制。如果在循环中调用任何函数，您或Mathworks用M语言（而不是C）编写，JIT编译器将无法编译循环。到目前为止是JIT框架中最烦人（和可改进的）限制，而JIT的循环通常比非JIT的循环运行速度快100倍或更快。

唯一的解决方案通常是在循环体中“内联”非内置函数。在Matlab中，这意味着：将函数体的全部内容复制粘贴到循环中，并对该体中调用的所有非内置函数递归执行此操作。

以上所有内容都会导致您的代码版本：

% pre-allocate S_area S_area(numel(S)).A = []; As = cellfun(@(x) zeros(numel(x),1), {S.P}, 'UniformOutput', false); [S_area.A] = deal(As{:}); % number of polygons for all S(ii) numPolys = cellfun(@numel, {S.P}); % enter loop for ii = 1:numel(S) % extract S(ii) only once Sii = S(ii); Sii.area = 0; Aii = S_area(ii).A; for jj = 1:numPolys(ii) p = Sii.P(jj); % extract polygon only once x = p.x; % and its x and y components y = p.y; sz = size(p); % NOTE: core of polyarea. Note that all checks and flexibility, and % therefore user-friendliness, is GONE. Very little has to go wrong % here before a hard-to-understand error is issued. Area = reshape(abs(sum( (x([2:sz(1) 1],:) - x(:,:)).* ... (y([2:sz(1) 1],:) + y(:,:)))/2),[1 sz(2:end)]); Aii(jj) = Area; Sii.area = Sii.area + Area*(1-2*p.hole); end % place copies back into the strucure S_area(ii).A = Aii; S(ii).area = Sii.area; end

我无法尽可能正确地测试，所以如果您发现了一些错误，请告诉我，我会尝试纠正它们。

可以进行矢量化吗？会有什么好处吗？

1 个答案: