matlab中每个for循环迭代都会减慢速度

Question

我在 Matlab 中编写了一个 while 循环，它应该使用 Matlab 中的 tic toc 延迟以指定的时间间隔将数组中的每个值从 Matlab 发送到 arduino，然后读取值并将它们存储在变量中并绘制它们.

while 循环的输出会随着每次连续迭代而减慢。

我增加了缓冲区大小，这对它有很大帮助，但它仍然减慢了太多。是否有另一种方法可以提高按时打印值的速度。我已经包含了另一个 tic toc 和图表来显示这里的执行速度是代码：

max = 80; min = 40; amp = (max-min)/2; offset = amp + min; btime = 5; bpm = 12; spb = 60/bpm; sapb = spb/.05; tosd = sapb*bpm*btime; time1 = btime*60; x = linspace(0,time1,tosd)'; x1 = amp*sin(x*(2*pi/20)) + offset; pause(1); fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(offset) '>'])) pause(5); y = []; i = 1; figure(1); hold on; title('Pressure Data'); xlabel('Data Number'); ylabel('Analog Voltage (0-1023)'); t1 = []; figure(2); hold on; title('Time to execute task'); xlabel('iteration number'); ylabel('time taken'); while (i<=length(x)) t2 = tic; t = tic; fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(x1(i)) '>'])); %disp((['<P' num2str(x1(i)) '>'])); y(i) = fscanf(handles.UltraM,'%d'); figure(1); hold on; plot(i, y(i), 'b*'); drawnow; hold off; while toc(t) < 0.05 continue end t1(i) = toc(t2); figure(2); hold on; plot(i,t1(i),'b*'); drawnow; hold off; i = i + 1; end

Answer 1

经过一番折腾，我想我知道您想要实现什么目标以及阻碍您实现的目标。

我已经编辑了您的代码，使其更加快速和易读。大多数情况下，操作所花费的时间略高于0.05 秒，并且在几个时间点可能需要比预期长约5 毫秒。当然，您的米数可能会有所不同。因为我没有arduino，所以我不知道那里是否有瓶颈。您还应该尝试使用内置的 Matlab 分析器（它非常有用）来分析您的代码，以查看究竟是什么减慢了您的代码。

我发现使您的代码变慢的主要原因是您使用plot 函数一次将一个点添加到您的图形中。每次调用此函数时，它都会创建一个新的图形对象。在几百次之后，事情变得迟缓。相反，您应该简单地更新已经绘制的数据并使用drawnow 重新绘制它。

简而言之，解决方案是这样的：

1) 用一个点初始化你的绘图并保存图形句柄供以后使用：

p1 = plot(0,0,'b*');

2) 然后，在循环内部，一旦您的数据数组被更新，用新数组替换现有绘图中的数据。

set(p1, 'XData', 1:i, 'YData', y(1:i));

3) 重新绘制绘图以反映最新更新。

drawnow;

drawnow 最终也会减慢您的代码速度，因为它必须在每次迭代时重新绘制越来越大的图。为了使事情更快地进行，您可能希望在较长的时间间隔后刷新您的绘图。例如，以下将每 10 次迭代刷新一次：

if rem(i,10) == 0
    drawnow;
end

下面的完整代码。如果您还有其他问题，请告诉我。

max = 80;
min = 40;
amp = (max-min)/2;
offset = amp + min;
btime = 5;
bpm = 12;
spb = 60/bpm;
sapb = spb/.05;
tosd = sapb*bpm*btime;
time1 = btime*60;
x = linspace(0,time1,tosd)';
x1 = amp*sin(x*(2*pi/20)) + offset;
pause(1);
%fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(offset) '>']))
disp(['<P' num2str(offset) '>']); % replacing with disp (I don't have an arduino)
pause(5);
%y = []; % unnecessary here, preallocated before loop
figure(1); 
p1 = plot(0,0,'b*'); % plotting one dot to create an object, data will be overwritten
hold on;
title('Pressure Data');
xlabel('Data Number');
ylabel('Analog Voltage (0-1023)');
%t1 = []; % unnecessary here, preallocated before loop
figure(2);
p2 = plot(0,0,'b*'); % plotting one dot to create an object, data will be overwritten
hold on;
title('Time to execute task');
xlabel('iteration number');
ylabel('time taken');

% preallocate t1 and y arrays for faster operation
t1 = zeros(size(x));
y  = zeros(size(x));
i = 1; % moved closer to loop beginning for better readability
while i <= length(x) % parentheses unnecessary in Matlab
    t2 = tic;
    t = tic;
    %fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(x1(i)) '>']));
    disp((['<P' num2str(x1(i)) '>'])); % replacing with disp (I don't have an arduino)
    %y(i) = fscanf(handles.UltraM,'%d');
    y(i) = randn; % replacing with random number (I don't have an arduino)
    %figure(1); % unnecessary
    %hold on; % unnecessary
    %plot(i, y(i), 'b*');
    % replacing the above with a slightly faster version
    set(p1, 'XData', 1:i, 'YData', y(1:i));
    %drawnow; % first one is annecessary
    %hold off; % unnecessary
    while toc(t) < 0.05
        continue
    end
    t1(i) = toc(t2);
    %figure(2); % unnecessary
    %hold on; % unnecessary
    %plot(i,t1(i),'b*');
    % replacing the above with a slightly faster version
    set(p2, 'XData', 1:i, 'YData', t1(1:i));
    if rem(i,10) == 0 % refreshing every 10 iterations
        drawnow; 
    end
    %hold off; % unnecessary
    i = i + 1;
end

回答以前版本的问题

您可以通过将循环完全替换为以下两个语句来矢量化循环：

% vectorizing num-to-string conversion
y4 = cellstr(strcat('<P',num2str(x1), '>'));

% deleting all spaces
y4 = cellfun(@(u) u(~isspace(u)), y4, 'UniformOutput', false)

这个小调整使您的程序在我的电脑上运行x4 更快。

也可以使用 cellfun 迭代器来显示/打印结果：cellfun(@disp, y4)