让我稍微重新编写一下您的代码,将其分解成更易于讨论的部分。我正在使用您的相同算法,我只是将一些内部形式拆分为单独的函数。
(declare primes) ;; declare this up front so we can refer to it below
(defn is-relatively-prime? [n candidates]
(if (= 0 (count candidates))
true
(if (zero? (rem n (first candidates)))
false
(is-relatively-prime? n (rest candidates)))))
(defn get-next-prime [largest-prime-so-far]
(let [primes-so-far (concat (take-while #(not= largest-prime-so-far %) primes) [largest-prime-so-far])]
(loop [n (+ (last primes-so-far) 2)]
(if
(is-relatively-prime? n (rest primes-so-far))
n
(recur (+ n 2))))))
(def primes
(lazy-cat '(2 3) (map get-next-prime (rest primes))))
(time (let [p (doall (take 200 primes))]))
最后一行只是为了更容易在 REPL 中获得一些非常粗略的基准。通过将时序语句作为源文件的一部分,我可以不断重新加载源代码,并且每次都能获得新的基准。如果我只加载文件一次,并继续尝试执行(take 500 primes),则基准将出现偏差,因为primes 将保留它已经计算的素数。我还需要doall,因为我在let 语句中提取素数,如果我不使用doall,它只会将惰性序列存储在p 中,而不是实际计算素数。
现在,让我们获取一些基本值。在我的电脑上,我得到了这个:
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 274.492597 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 293.673962 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 322.035034 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 285.29596 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 224.311828 msecs"
所以大约 275 毫秒,给或取 50。我的第一个怀疑是我们如何在 let 中的 let 语句中获得 get-next-prime。我们正在遍历完整的素数列表(据我们所知),直到我们找到一个等于迄今为止最大的素数。然而,按照我们构建代码的方式,所有素数都已经按顺序排列,因此我们有效地遍历除最后一个以外的所有素数,然后连接最后一个值。我们最终得到的值与迄今为止在primes 序列中实现的值完全相同,因此我们可以跳过整个步骤而只使用primes。这应该可以为我们节省一些东西。
我的下一个怀疑是在循环中调用(last primes-so-far)。当我们在一个序列上使用last 函数时,它也会从头到尾遍历列表(或者至少,这是我的理解——我不会把它放在 Clojure 编译器作者那里偷偷加入一些特殊情况的代码来加快速度。)但同样,我们不需要它。我们用largest-prime-so-far 调用get-next-prime,由于我们的素数是有序的,就我们所知,这已经是最后一个素数了,所以我们可以只使用largest-prime-so-far 而不是(last primes)。这会给我们这个:
(defn get-next-prime [largest-prime-so-far]
; deleted the let statement since we don't need it
(loop [n (+ largest-prime-so-far 2)]
(if
(is-relatively-prime? n (rest primes))
n
(recur (+ n 2)))))
这似乎应该加快速度,因为我们已经消除了两个完整的素数序列遍历。让我们试试吧。
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 242.130691 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 223.200787 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 287.63579 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 244.927825 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 274.146199 msecs"
嗯,可能稍微好一点(?),但与我预期的改进相差无几。让我们看一下is-relatively-prime? 的代码(因为我已经重写了它)。我首先想到的是count 函数。 primes 序列是一个序列,而不是一个向量,这意味着count 函数还必须遍历整个列表才能将其中的元素数量相加。更糟糕的是,如果我们从一个包含 10 个候选者的列表开始,它会在第一次循环中遍历所有 10 个候选者,然后在下一个循环中遍历剩下的 9 个候选者,然后是剩下的 8 个,依此类推。随着素数越来越多,我们将在计数函数上花费越来越多的时间,所以这可能是我们的瓶颈。
我们想摆脱count,这表明我们可以使用if-let 以更惯用的方式进行循环。像这样:
(defn is-relatively-prime? [n candidates]
(if-let [current (first candidates)]
(if (zero? (rem n current))
false
(recur n (rest candidates)))
true))
如果候选列表为空,(first candidates) 函数将返回 nil,如果发生这种情况,if-let 函数会注意到,并自动跳转到 else 子句,在这种情况下,这就是我们的返回结果“真的。”否则,我们将执行“then”子句,并可以测试n 是否可以被当前候选人整除。如果是,我们返回 false,否则我们与其余的候选者一起返回。我还利用了zero? 功能,因为我可以。让我们看看这会给我们带来什么。
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 9.981985 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 8.011646 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 8.154197 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 9.905292 msecs"
Loading src/scratch_clojure/core.clj... done
"Elapsed time: 8.215208 msecs"
相当戏剧化,是吗?我是一名中级 Clojure 编码器,对内部结构有相当粗略的了解,所以请对我的分析持保留态度,但根据这些数字,我猜你被 count 咬了。
“快速”代码还使用了另一种优化,而您的代码没有使用,只要current 的平方大于n,它就会在is-relatively-prime? 测试中退出——您可能会加快您的代码如果你能把它放进去,可以再多一些。但我认为count 是你要寻找的主要内容。