Trước hết, trong ví dụ của bạn, bạn thực hiện các bài kiểm tra trên cơ sở "data.frame" mà không phải là công bằng cho colMeans, applyvà "[.data.frame"kể từ khi họ có một chi phí:
system.time(as.matrix(m)) #called by `colMeans` and `apply`
# user system elapsed
# 1.03 0.00 1.05
system.time(for(i in 1:ncol(m)) m[, i]) #in the `for` loop
# user system elapsed
# 12.93 0.01 13.07
Trên một ma trận, hình ảnh hơi khác một chút:
mm = as.matrix(m)
system.time(colMeans(mm))
# user system elapsed
# 0.01 0.00 0.01
system.time(apply(mm, 2, mean))
# user system elapsed
# 1.48 0.03 1.53
system.time(for(i in 1:ncol(mm)) mean(mm[, i]))
# user system elapsed
# 1.22 0.00 1.21
Lấy lại phần chính của câu hỏi, sự khác biệt chính giữa lapply/ mapply/ etc và các vòng lặp R đơn giản là nơi thực hiện vòng lặp. Như Roland lưu ý, cả hai vòng lặp C và R cần đánh giá một hàm R trong mỗi lần lặp là tốn kém nhất. Các hàm C thực sự nhanh là những hàm làm mọi thứ trong C, vì vậy, tôi đoán, đây có phải là "véc tơ" nói về cái gì không?
Một ví dụ nơi chúng tôi tìm thấy giá trị trung bình trong mỗi thành phần của "danh sách":
( EDIT 11/05/2016 : Tôi tin rằng ví dụ về việc tìm "trung bình" không phải là một thiết lập tốt cho sự khác biệt giữa việc đánh giá hàm R lặp và mã được biên dịch, (1) vì tính đặc biệt của thuật toán trung bình của R trên "số" s đơn giản sum(x) / length(x)và (2) sẽ có ý nghĩa hơn khi kiểm tra "danh sách" với length(x) >> lengths(x). Vì vậy, ví dụ "trung bình" được chuyển đến cuối và thay thế bằng một cái khác.)
Như một ví dụ đơn giản, chúng ta có thể xem xét việc tìm ra sự đối lập của từng length == 1yếu tố của một "danh sách":
Trong một tmp.ctập tin:
#include <R.h>
#define USE_RINTERNALS
#include <Rinternals.h>
#include <Rdefines.h>
/* call a C function inside another */
double oppC(double x) { return(ISNAN(x) ? NA_REAL : -x); }
SEXP sapply_oppC(SEXP x)
{
SEXP ans = PROTECT(allocVector(REALSXP, LENGTH(x)));
for(int i = 0; i < LENGTH(x); i++)
REAL(ans)[i] = oppC(REAL(VECTOR_ELT(x, i))[0]);
UNPROTECT(1);
return(ans);
}
/* call an R function inside a C function;
* will be used with 'f' as a closure and as a builtin */
SEXP sapply_oppR(SEXP x, SEXP f)
{
SEXP call = PROTECT(allocVector(LANGSXP, 2));
SETCAR(call, install(CHAR(STRING_ELT(f, 0))));
SEXP ans = PROTECT(allocVector(REALSXP, LENGTH(x)));
for(int i = 0; i < LENGTH(x); i++) {
SETCADR(call, VECTOR_ELT(x, i));
REAL(ans)[i] = REAL(eval(call, R_GlobalEnv))[0];
}
UNPROTECT(2);
return(ans);
}
Và ở bên R:
system("R CMD SHLIB /home/~/tmp.c")
dyn.load("/home/~/tmp.so")
với dữ liệu:
set.seed(007)
myls = rep_len(as.list(c(NA, runif(3))), 1e7)
#a closure wrapper of `-`
oppR = function(x) -x
for_oppR = compiler::cmpfun(function(x, f)
{
f = match.fun(f)
ans = numeric(length(x))
for(i in seq_along(x)) ans[[i]] = f(x[[i]])
return(ans)
})
Điểm chuẩn:
#call a C function iteratively
system.time({ sapplyC = .Call("sapply_oppC", myls) })
# user system elapsed
# 0.048 0.000 0.047
#evaluate an R closure iteratively
system.time({ sapplyRC = .Call("sapply_oppR", myls, "oppR") })
# user system elapsed
# 3.348 0.000 3.358
#evaluate an R builtin iteratively
system.time({ sapplyRCprim = .Call("sapply_oppR", myls, "-") })
# user system elapsed
# 0.652 0.000 0.653
#loop with a R closure
system.time({ forR = for_oppR(myls, "oppR") })
# user system elapsed
# 4.396 0.000 4.409
#loop with an R builtin
system.time({ forRprim = for_oppR(myls, "-") })
# user system elapsed
# 1.908 0.000 1.913
#for reference and testing
system.time({ sapplyR = unlist(lapply(myls, oppR)) })
# user system elapsed
# 7.080 0.068 7.170
system.time({ sapplyRprim = unlist(lapply(myls, `-`)) })
# user system elapsed
# 3.524 0.064 3.598
all.equal(sapplyR, sapplyRprim)
#[1] TRUE
all.equal(sapplyR, sapplyC)
#[1] TRUE
all.equal(sapplyR, sapplyRC)
#[1] TRUE
all.equal(sapplyR, sapplyRCprim)
#[1] TRUE
all.equal(sapplyR, forR)
#[1] TRUE
all.equal(sapplyR, forRprim)
#[1] TRUE
(Theo ví dụ ban đầu về tìm kiếm trung bình):
#all computations in C
all_C = inline::cfunction(sig = c(R_ls = "list"), body = '
SEXP tmp, ans;
PROTECT(ans = allocVector(REALSXP, LENGTH(R_ls)));
double *ptmp, *pans = REAL(ans);
for(int i = 0; i < LENGTH(R_ls); i++) {
pans[i] = 0.0;
PROTECT(tmp = coerceVector(VECTOR_ELT(R_ls, i), REALSXP));
ptmp = REAL(tmp);
for(int j = 0; j < LENGTH(tmp); j++) pans[i] += ptmp[j];
pans[i] /= LENGTH(tmp);
UNPROTECT(1);
}
UNPROTECT(1);
return(ans);
')
#a very simple `lapply(x, mean)`
C_and_R = inline::cfunction(sig = c(R_ls = "list"), body = '
SEXP call, ans, ret;
PROTECT(call = allocList(2));
SET_TYPEOF(call, LANGSXP);
SETCAR(call, install("mean"));
PROTECT(ans = allocVector(VECSXP, LENGTH(R_ls)));
PROTECT(ret = allocVector(REALSXP, LENGTH(ans)));
for(int i = 0; i < LENGTH(R_ls); i++) {
SETCADR(call, VECTOR_ELT(R_ls, i));
SET_VECTOR_ELT(ans, i, eval(call, R_GlobalEnv));
}
double *pret = REAL(ret);
for(int i = 0; i < LENGTH(ans); i++) pret[i] = REAL(VECTOR_ELT(ans, i))[0];
UNPROTECT(3);
return(ret);
')
R_lapply = function(x) unlist(lapply(x, mean))
R_loop = function(x)
{
ans = numeric(length(x))
for(i in seq_along(x)) ans[i] = mean(x[[i]])
return(ans)
}
R_loopcmp = compiler::cmpfun(R_loop)
set.seed(007); myls = replicate(1e4, runif(1e3), simplify = FALSE)
all.equal(all_C(myls), C_and_R(myls))
#[1] TRUE
all.equal(all_C(myls), R_lapply(myls))
#[1] TRUE
all.equal(all_C(myls), R_loop(myls))
#[1] TRUE
all.equal(all_C(myls), R_loopcmp(myls))
#[1] TRUE
microbenchmark::microbenchmark(all_C(myls),
C_and_R(myls),
R_lapply(myls),
R_loop(myls),
R_loopcmp(myls),
times = 15)
#Unit: milliseconds
# expr min lq median uq max neval
# all_C(myls) 37.29183 38.19107 38.69359 39.58083 41.3861 15
# C_and_R(myls) 117.21457 123.22044 124.58148 130.85513 169.6822 15
# R_lapply(myls) 98.48009 103.80717 106.55519 109.54890 116.3150 15
# R_loop(myls) 122.40367 130.85061 132.61378 138.53664 178.5128 15
# R_loopcmp(myls) 105.63228 111.38340 112.16781 115.68909 128.1976 15
*applycác hàm liên tục gọi các hàm R, làm cho chúng lặp lại. Về hiệu suất tốt củasapply(m, mean): Có thể mã C củalapplyphương thức chỉ gửi một lần và sau đó gọi phương thức đó nhiều lần?mean.defaultlà khá tối ưu.