C vs MATLAB（制作一个矩阵，其元素是均匀分布的随机数）答案

【问题标题】：C vs MATLAB (make a matrix whose elements are random numbers uniformly distributed)C vs MATLAB（制作一个矩阵，其元素是均匀分布的随机数）
【发布时间】：2018-01-19 11:00:33
【问题描述】：

我正在使用 MATLAB 运行模拟器。不过，这需要几天时间。因此，我决定将代码更改为 C。（首先，我尝试在 MATLAB 中使用 c-mex，但我认为编码和调试非常困难。mxType ！！！？！？！？因此，我决定使用 Visual Studio 2017 制作 C 代码。）

在我的 MATLAB 代码中，我使用了

x = [unifrnd(varmin(1),varmax(1),varnum,1),...
     unifrnd(varmin(2),varmax(2),varnum,1),...
     unifrnd(varmin(3),varmax(3),varnum,1)];

即x是大小为varnum*3的矩阵，其第一列是从varmin(1)到varmax(1)均匀分布的随机数，第二列是从varmin(2)到varmax()均匀分布的随机数2)，第 3 列是从 varmin(3) 到 varmax(3) 均匀分布的随机数。

当我在 C 代码中制作矩阵时，我将编写如下代码：

srand(time(NULL));
for(j=1; j<3; j++) {
    for(i=1; i<varnum; i++) {
        x[i][j] = rand() % (varmax[j]-varmin[j]) + varmin[j];
    }
}

我正在将我的代码从 MATLAB 更改为 C，因为运行时间很长。但是，我认为 MATLAB 一次处理一个矩阵，但 C 通过运行 M*N 迭代来处理大小为 MxN 的矩阵。尽管如此，下面的代码 (C) 是否比上面的代码 (MATLAB) 快？另外，有没有更好的代码来制作具有随机数的矩阵？

【问题讨论】：

我建议使用优化的 c++ 库，例如 eigen。 This 帖子显示，在 eigen 中生成随机复数矩阵比其他 c++ 库 Armadillo 快两倍。
我建议将数据存储在Disc。
mex 非常简单，只需将所有内容转换为 C 类型并返回即可。你最多需要 4 个 mex 函数
@rahnema1 不幸的是，我根本不懂 C++。我真的很想学 C++，但我现在做不到，对不起。
@AnderBiguri 好的，我将尝试使用 C-mex！

标签： c matlab performance random

【解决方案1】：

MATLAB 和 C 都将运行随机生成 M*N 次，您无法真正解决这个问题。在 C 中它可能更明确一点，但最终它只是打字问题而不是实际速度。

我会说，如果您以正确的方式使用 MATLAB，它的速度非常快。这意味着大量依赖内置矩阵运算并尽可能将其他运算向量化。它自动为您并行计算的事实简直是锦上添花。另一方面，如果您在大型矩阵上进行大量手动循环，您可能会遇到问题。请注意，较新版本的 MATLAB 也知道如何 JIT 这类代码，但它不会像经过超调的内置方法那么快。

所以我会避免在 MATLAB 之外使用 C。最多只在 C 中执行一些小函数，而 MATLAB 确实无法帮助您，而将其余的留在 MATLAB 中。

除非您真的知道自己在做什么，否则您不太可能看到性能提升。事实上，我敢打赌你会看到性能下降。并且保证会增加开发成本。

如果资源允许，我会考虑为团队购买一台更大的机器，或者从 AWS/GCP 租用一些计算资源。虽然让 MATLAB 在那里工作的后勤工作可能令人望而却步。

【讨论】：

我的代码有很多 for 循环。我的模拟有 10,000 个时隙。在每个时隙中，大约需要 500 x 50 (2,500) 次迭代才能收敛该值。另外，每次迭代都包含我的启发式路由功能（迭代我的节点数乘以边）。在这里，我以 MonteCarlo 方式模拟代码 1000 次。即使我在C中改变，也没有加速吗？ :(
整个答案都是基于意见的。事实上，完全优化 C 代码可能比完全优化 MATLAB 代码更快，因为在使用 MATLAB 时会有额外的解释层。您已经对用例可能是什么进行了很多猜测。如果您不必一开始就购买 MATLAB 许可证，开发设置成本实际上会降低，所以这又是主观的。尽管对 OP 的设置一无所知，但推荐硬件再次超出了范围。这个问题的框架很差，所以你的答案离题了。
有可能在这种情况下。似乎 MATLAB 不适合。您是否使用了任何特殊的 MATLAB 函数，或者更多的是它是一种您知道并且可以快速上手的语言？在 C 语言中有很多地方可能会出错——如果你有一个行序矩阵并以列序方式访问它，你将获得糟糕的内存访问性能。进行未对齐的读/写也会触发这种情况。如果对正在发生的事情没有更多的了解，我们只能推测。正如@Wolfie 所说，这不是一个好主意。而不是 SO 适合的格式。