比较 c#、c++ 和 java 的性能（c# 的奇怪行为）

Question

我正在使用 c++、c# 和 java 实现 Floyd–Warshall 算法。在每种语言中，我在测试结果后都使用顺序和并行实现：
（经过的时间仅用于主要功能和读取文件，变量的 Inti 和 ... 未测量。）在此处下载源代码SourceCodes

c++

• IDE：Netbeans
• 编译器：MinGW-4.8.1
• 连续时间：9.333000
• 并行时间：2.539000
• 将OpenMp 用于Prallel

如果NumOfThreads=1 那么是顺序的，否则是并行的

变量

#define n 1000 /* Then number of nodes */
double dist[n][n];

    void floyd_warshall(int NumOfThreads) {
    int i, j, k;
         omp_set_num_threads(NumOfThreads);
    for (k = 0; k < n; ++k)
       #pragma omp parallel for private(i,j)
        for (i = 0; i < n; ++i)
            for (j = 0; j < n; ++j)
                    if ((dist[i][k] * dist[k][j] != 0) && (i != j))
                     if ((dist[i][k] + dist[k][j] < dist[i][j]) || (dist[i][j] == 0))
                        dist[i][j] = dist[i][k] + dist[k][j];    }

java

• IDE：Netbeans
• 编译器：Netbeans 默认
• 连续时间：11.632
• 并行时间：3.089
• -Xms512m -Xmx1024m
• 导入 java.util.concurrent.Callable;
  导入 java.util.concurrent.ExecutionException;
  导入 java.util.concurrent.ExecutorService;
  导入 java.util.concurrent.Future；

java变量

 public final int numNodes =1000;

    public final double[][] costs= new double[numNodes][numNodes] ;

我没有把 java 代码放在这里，因为它工作正常（我认为）

c#

1. IDE：Visual Studio 2012
2. 编译器：Visual Studio 2012 默认
3. 连续时间：31.312
4. 并行时间：8.920
5. 使用 System.Threading.Tasks；

变量

  const int n = 1000;
    static double[,] dist = new double[n, n];

并行代码

   static  void floyd_warshall(ParallelOptions pOp)
    {
        int k;     
        for (k = 0; k < n; ++k)
            Parallel.For<int>(0, n, pOp, () => 0, (i, loop, j) =>
                {
              for (j = 0; j < n; ++j)
               if ((dist[i, k] * dist[k, j] != 0) && (i != j))
                  if ((dist[i, k] + dist[k, j] < dist[i, j]) || (dist[i, j] == 0))
                            dist[i, j] = dist[i, k] + dist[k, j];
                    return 0;
                }, (j) => { });

单码

 static void floyd_warshallSingle()
  {
      int i, j, k;
      for (k = 0; k < n; ++k)
          for (i = 0; i < n; ++i)
              for (j = 0; j < n; ++j)

                  if ((dist[i,k] * dist[k,j] != 0) && (i != j))

                      if ((dist[i,k] + dist[k,j] < dist[i,j]) || (dist[i,j] == 0))
                          dist[i,j] = dist[i,k] + dist[k,j];
  }

我的 c# 实现有什么问题？
都使用同一个文件
现在我的问题是为什么用 c# 解决这个算法需要更多时间？ java 和 c++ 的运行时间几乎相同，但我认为我使用 c# 的实现是错误的，因为 c# 和 c++ 之间的这种差异很奇怪！
请帮助我改进我的 C# 实现或说出一些原因谢谢！

编辑 1

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我将数组更改为锯齿状数组，结果更改为：

• 连续时间：19.22
• 并行时间：4.903

在 c# 和 c++ 或 java 之间仍然存在巨大差异！知道为什么吗？
新变量

const int n = 1000;
    static double[][] dist = new double[n][];

新代码：

static void floyd_warshallSingle()
  {
      int i, j, k;
      for (k = 0; k < n; ++k)
          for (i = 0; i < n; ++i)
              for (j = 0; j < n; ++j)

                  if ((dist[i][k] * dist[k][j] != 0) && (i != j))

                      if ((dist[i][k] + dist[k][j] < dist[i][j]) || (dist[i][j] == 0))
                          dist[i][j] = dist[i][k] + dist[k][j];
  }



   static  void floyd_warshall(ParallelOptions pOp)
    {
        int k;     
        for (k = 0; k < n; ++k)
            Parallel.For<int>(0, n, pOp, () => 0, (i, loop, j) =>
                {
                    for (j = 0; j < n; ++j)
                        if ((dist[i][k] * dist[k][j] != 0) && (i != j))
                            if ((dist[i][ k] + dist[k][j] < dist[i][ j]) || (dist[i][j] == 0))
                                dist[i][ j] = dist[i][k] + dist[k][j];

                    return 0;
                }, (j) => { });
    }

Answer 1

确定它是否是数组边界检查或至少确定数组边界检查是否是问题的部分的一种方法是删除一些索引计算。例如：

    static void floyd_warshallSingle()
    {
        int i, j, k;
        for (k = 0; k < n; ++k)
        {
            var distk = dist[k];
            for (i = 0; i < n; ++i)
            {
                var disti = dist[i];
                for (j = 0; j < n; ++j)
                    if ((i != j) && (disti[k] * distk[j] != 0))
                        if ((disti[j] == 0) || disti[k] + distk[j] < disti[j])
                            disti[j] = disti[k] + distk[j];
            }
        }
    }

我在这里所做的只是使用distk 作为对dist[k] 的引用。我怀疑编译器已经在进行这种优化，这很可能是您实现从矩形阵列到锯齿状阵列时获得的性能提升的方式。但值得一试。

另外，您说您在没有附加调试器的情况下运行。我假设您也在运行发布版本？并且所有三个程序（C++、Java 和 C#）都运行相同的位数吗？也就是说，它们都是 64 位可执行文件吗？所有 32 位可执行文件？小心 C#，因为可以在项目选项中打开“首选 32 位”标志。这可能会导致您在使用“任何 CPU”进行编译时以 32 位模式运行，即使在 64 位系统上也是如此。