提高阵列访问速度答案

【问题标题】：Increase Array access speed提高阵列访问速度
【发布时间】：2017-11-26 19:43:31
【问题描述】：

现在我正在优化我的代码，但我真的被困住了。我跟踪了运行多个命令所需的时间，得出的结论是访问 3 维数组“成本”最多。

array1 是 [Struct 数据类型]， array2 是 [[[UInt8]]]

我用：

for a in 0 ..< 600 {
    for b in 0..< 900 {
        array1[counter] = Struct(s:array2[var1][var2][var3])
    }
}

我用过：

for a in 0 ..< 600 {
    for b in 0..< 900 {
         array1[counter] = Struct(s:UInt8(123))
    }
}

这给了我很大的鼓舞，但没用。因此，我得出结论，访问 array2 需要大部分时间。包含第一个样本的循环在 0.025 秒内运行，第二个在 0.005 秒内运行。

如何更快地访问 3 维数组？我试图把它变成一个 1 暗淡的数组，这造成了很多麻烦，因为它不明确使用哪个索引。 它也不是很快，因为我使用已经优化的 Swift 4。 非常感谢您的所有帮助！

【问题讨论】：

我们可以看看你的代码吗？除了回答您的具体问题外，我们还可以建议您是否有更好的解决方案。
var1、var2 和 var3 源于非常具体且难以理解的数学运算。我编辑了上面的代码，所以所有内容都包含在内。
您说array2 是一个三维数组，但您也说它是[UInt8]。这没有意义。
请你举一个更清楚的例子吗？在您显示的代码中，循环内的代码不依赖于a 或b；编译器可能会将其从循环中提升出来，然后从一开始就消除循环。您说var1、var2 和var3“源于数学运算”，您是否认为这些运算可能是瓶颈而不是数组访问？我怀疑对三深嵌套数组的索引比平面数组慢得多。另外，只是为了检查一下，您是在启用优化的情况下构建的吗？
[[[UInt8]]] 不是三维数组。它是一个array-of-arrays-of-arrays。每个子阵列可以具有不同的大小。这与多维数组不同。 Swift 没有内置的多维数组，但构建起来并不难。有关二维示例，请参阅stackoverflow.com/questions/28936824/…。（这依赖于与 Imran 的解决方案基本相同的数学；它只是将其封装在一个更方便的结构中。）

【解决方案1】：

如果您想将维度为 (nX,nY,nZ) 的 3d 数组表示为 1d 数组，请使用以下转换：

a_3d[x][y][z] <-> a_1d[nY*nX*z + nX*y + x]

例如对于3x4x5 数组：

a_3d[1][2][3] corresponds to a_1d[4*3*3+3*2+1] = a_1d[43]

【讨论】：

这会带来哪些性能提升？您还可以通过两组不同的数字（x、y 和 z）达到一些索引（在您的示例 43 中）。这就是我所说的不明确的意思。
你的意思是你可以通过两组不同的数字达到一些索引？你能举个例子吗？
@Imran 你的意思是+ x，而不是最后的+ n_x，对吧？另请注意，Swift 约定对于变量名称是 lowerCamelCase，而不是 snake_case。
Imran 正在使用使用连续内存的一维数组。这样访问它比使用最有可能引用每个数组维度的数组数组快得多（3分配）。它必须偏移到每一行才能获得正确的值。 stackoverflow.com/a/17260025/1462718
那么使用一维数组地址 Swift 4 的速度提升也是如此吗？我想我记得 WWDC 上有人说他们减少了一维数组和多维数组在速度方面的差异？