Python 中替代开关的性能差异

Question

我已经阅读了几篇关于 Python 中 switch 语句替代方案的文章。主要使用字典而不是大量的 if 和 elif。然而，没有人真正回答这个问题：有没有更好的性能或效率？我已经阅读了一些论点，即 if 和 elif 必须检查每个语句，并且在使用许多 if 和 elif 时会变得低效。然而，使用 dicts 可以解决这个问题，但你最终不得不创建新的模块来调用，这无论如何都会取消性能提升。最终唯一的区别是可读性。

任何人都可以对此发表评论，从长远来看真的有什么不同吗？有没有人经常使用替代品？我问的唯一原因是因为我最终将拥有 30-40 个 elif/if 并且将来可能更多。任何输入表示赞赏。谢谢。

Answer 1

dict 的性能通常是无与伦比的，因为对 dict 的查找将是 O(1)，除非在极少数且几乎从未观察到的情况下（其中键涉及用户编码的类型带有糟糕的散列；-)。你不必像你说的那样“创建新模块”，只是任意的可调用对象，并且创建，它只执行一次来准备字典，无论如何不是特别昂贵 - 在操作期间，这只是一次查找和一次调用，油腻的闪电时间。

正如其他人所建议的那样，尝试timeit 来试验一些替代品的微型基准。我的预测：正如你提到的那样，有几十种可能性在发挥作用，你会拍打你的额头，因为你会考虑任何但可调用的字典！-)

如果您发现运行自己的基准测试太难并且可以提供一些规格，我想我们可以为您提供基准替代方案，但如果您在寻求帮助之前自己尝试这样做会更有指导意义!-)

Answer 2

您关心的应该是代码的可读性和可维护性，而不是其效率。这适用于大多数情况，尤其是您现在描述的情况。效率差异可能可以忽略不计（您可以使用少量基准测试代码轻松检查它），但 30-40 个 elif 是一个警告信号 - 也许可以抽象出一些东西并使代码更具可读性。描述一下你的情况，也许有人能想出更好的设计。

Answer 3

对于所有性能/分析问题，正确的答案是“针对您的特定需求自行测试每个案例。”

一个很好的工具是timeit，您可以了解in the python docs。

总的来说，我没有看到与使用字典代替其他语言 switch 语句相关的性能问题。我的猜测是，性能比较将取决于替代品的数量。谁知道呢，可能会有一个转折点，让一个变得比另一个更好。

如果您（或其他任何人）对其进行测试，请随时发布您的结果。

Answer 4

当您在多种语言中使用 switch 时，您会在 Python 中使用 dict。如果将 switch 语句添加到 Python 中（已经考虑过），无论如何都无法提供任何真正的性能提升。

dicts 在 Python 中无处不在。 CPython dicts 是一种极其高效、健壮的哈希表实现。查找是 O(1)，而不是遍历一个 elif 链，它是 O(n)。 （无论如何，30-40 可能还不够大，足以影响吨数）。我不确定您对创建要调用的新模块是什么意思，但是使用 dicts 非常可扩展且容易。

至于实际的性能增益，这是不可能真正抽象地有效解决的。以最直接和可维护的方式编写代码（您正在使用 Python forgoshsakes！），然后查看它是否太慢。如果是，请对其进行分析并找出需要加速的地方才能产生真正的影响。

Answer 5

我认为随着案例数量的增加，dict 将获得优于 if 语句的替代序列的优势，因为键查找只需要一个哈希操作。否则，如果您只有几个案例，那么几个if 语句会更好。对于您正在做的事情，dict 可能是一个更优雅的解决方案。无论哪种方式，在您的情况下，性能差异都不会真正明显。

Answer 6

我运行了一些基准测试（请参阅 here）。如果您的键是连续整数，则使用函数指针列表最快。对于一般情况：Alex Martelli 是对的，字典是最快的。