算 1 到 10 亿的所有自然数的和，c 用时 4.4's, java 用时 3.8's，python 用时 302.9's，已吓尿，求解释

[MonkLuf]

算1到10亿的所有自然数的和，c用时4.4's, java用时3.8's，python用时302.9's。

吓尿！！！

java居然这么快，居然比c都快！！python居然慢了将近100倍也太夸张了吧！！这个速度突然毁掉了我的世界观。。。。。

求懂java的人带详细理由的告诉我为什么java会这么快，python为何慢这么多（慢得太离谱了。。。）

[GordianZ]

[Citation needed]

[yuelang85]

没有代码啥也没法说

[liprais]

不贴代码就说结果就是耍流氓

[caizixian]

别告诉我你用了range

[loading]

java用求和公式， python用 for 一个个加？

[MonkLuf]

@yuelang85
@liprais 这种代码有啥好说的？既然你要看，那就给你：

python3:

def sum():
i = 0
s = 0
start = time.time()
while i < 1000000000:
i+= 1
s += i
end = time.time()
print("sum: {0}, use time: {1}'s".format(
s,
end-start))
sum()


java:

public class Sum {

public static void main(String[] args) {
long startTime=System.currentTimeMillis(); //获取开始时间
long i = 0, sum = 0;
while (i++ < 1000000000){
sum += i;
}
long endTime=System.currentTimeMillis(); //获取结束时间
System.out.format("sum: %d, use time: %f's", sum,
(endTime - startTime)/1000.0);
}

}

c:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <sys/time.h>

int main(){
struct timeval start, end;
gettimeofday(&start, NULL);

long long i = 0, sum = 0;
while (i++ < 1000000000){
sum += i;
}
gettimeofday(&end, NULL);

printf("sum: %lld, time used: %f 's",
sum,
end.tv_sec - start.tv_sec + (end.tv_usec - start.tv_usec)/1000000.0);
}

[MonkLuf]

当然c加上-O3优化之后1.7s解决

[FreeBTC123]

Python 2.7.5 (default, Mar 9 2014, 22:15:05)
Type "copyright", "credits" or "license" for more information.

IPython 2.2.0 -- An enhanced Interactive Python.
? -> Introduction and overview of IPython's features.
%quickref -> Quick reference.
help -> Python's own help system.
object? -> Details about 'object', use 'object??' for extra details.

In [1]: timeit sum(xrange(1, 1000000001))
1 loops, best of 3: 9.26 s per loop

In [2]:

[MonkLuf]

@loading java用求和公式什么意思？

[loading]

你前面不给代码，我也只能这样猜！

[kyangc]

Java和C是有编译器优化在里面的
python编译器不了解，不过看这样子应该是没的……

[zts1993]

我觉得可能是python3 int 无限精度引起的。。谁来解释一下。

[iscraft]

php for 结果对不?
----5.0000000006711E+17--------103.5865240097秒----

[likexian]

python2
sum(xrange(1, 1000000001))
烂笔记本，用了15s

[zts1993]

@iscraft php得用gmp吧？

[MonkLuf]

@iscraft 对的，和是500000000500000000

[shiny]

@iscraft 我这里结果和 python 的一样，PHP 5.5.14，耗时比 python2 少一半多。

[shiny]

可惜 OS X 下没有 hacklang/hhvm，不知道会是什么样的结果。

[ifishman]

换了个算法，在树梅派上1/20000秒，这算不算作弊？

[MonkLuf]

@shiny
@iscraft 不能这么对比，毕竟机器不一样，待我再测测php的，不过同样可以参考一下这篇文章的测试数据，用快排对比java/python/c的IO和计算速度：

http://fantasyorg.blog.163.com/blog/static/109276109201223031127384/

[MonkLuf]

@ifishman 用个公式会快多了好吧，这个测试本来就是用来判断这几个语言的计算速度的，你又淘气了。。。。

[RIcter]

python本来就不是拼速度的，何必呢。
不如手算？

[shiny]

@MonkLuf 当然是在自己机器上跑 python 再跑 php，然后对比时间。

[regmach]

float 5.0000000006711E+17
65.392sec

[LINAICAI]

这个。。。为什么我感觉没必要争论，py是解析语言，c和java经过编译器优化。

[hjc4869]

你试试用c语言写个高精度加法的再去跟python比。

[sneezry]

好不好js现在都比py快了……

[sneezry]

搞不好，打错了

[robbielj]

我觉得为什么要有numpy，为什么要有cython很好地解释了你这个问题

[yuelang85]

前面好多人都贴了sum，sum应该是c写的吧？

我能想到的几种方式：

https://gist.github.com/0e3f2b106a1ec41da2c9.git

[yuelang85]

https://gist.github.com/laonger/0e3f2b106a1ec41da2c9

[barbery]

@sneezry 按我之前的经验，js肯定比py快啊

[pimin]

c用时4.4's肯定是编译时没开优化，我电脑上跑是0.86s

[ysjdx]

试试pypy 会快很多

[ZavierXu]

写代码从来就一个要求, 能跑就行, 追求速度不如想想如何不出错

[ysjdx]

@ysjdx

sum(xrange(1000000001))

在我的电脑上面，pypy用时

1.27434396744

[ChiangDi]

@sneezry 快多了，不是一个级别的。

[anheiyouxia]

楼主，你很幸运，以前我看过一篇也是python浮点运算慢的文章，然后现在我又找出来给你了：
http://bbs.byr.cn/#!article/Focus/69820


=============华丽的分割线=============
举一个例子。对于整数加法，C语言很简单，只要一个机器指令ADD就可以了，最多不过再加一些内存读写。

但是，对于Python来说，a+b这样的简单二元运算，可就真的很麻烦了。Python是动态语言，变量只是对象的引用，变量a和b本身都没有类型，而它们的值有类型。所以，在相“加”之前，必须先判断类型。

1. 判断a是否为整数，否则跳到第9步
2. 判断b是否为整数，否则跳到第9步
3. 将a指向的对象中的整数值读出来
4. 将b指向的对象中的整数值读出来
5. 进行整数相加
6. 生成一个新整数对象
7. 将运算结果存进去
8. 返回这个对象，完成！
9. 判断a是否为字符串，否则跳到第13步
10. 判断b是否为字符串，否则跳到第13步
11. 进行字符串串接操作，生成一个新字符串对象
12. 返回这个对象，完成！
13. 从a的字典里取出__add__方法
14. 调用这个方法，将a和b作为参数传入
15. 返回上述方法的返回值。

这还只是简化版的，实际中还要考虑溢出问题等。

可想而知，如果对于每一次加法运算，C语言只需要一个机器指令，而Python要做这么多操作，Python显然要比C慢得太多。再加上官方的CPython是一个解释器，还要加上每次读指令、指令译码的代价，就更慢了。
=============华丽的分割线=============

[cctvsmg]

@ysjdx
root@ubuntu:~# pypy test.py
sum_raw: 500000000500000000, use time: 1.45206093788's
sum_1: 500000000500000000, use time: 1.4495549202's
sum_2: 500000000500000000, use time: 1.45537519455's
sum_3: 500000000500000000, use time: 1.45463609695's

[pH]

我一直期待有人来汇编呢

[bigtan]

import numpy as np
%timeit np.sum(np.arange(1,1000000000))
1 loops, best of 3: 5.12 s per loop

不用pypy用numpy也可以跑到一个数量级

[xavierskip]

In [12]: start = time.time();sum(xrange(1,100000001));print time.time()-start
1.27270293236


慢吗？

[ifishman]

@xavierskip 确实慢，1秒和1/20000秒，慢了不只一点点。算法的不同而已。其实我不懂python……:-P

[cloverstd]

> python sum.py
sum_raw: 500000000500000000, use time: 77.362965107's
sum_1: 500000000500000000, use time: 78.8294119835's
sum_2: 500000000500000000, use time: 46.696573019's
sum_3: 500000000500000000, use time: 12.4079239368's

pypy 快好多啊
> pypy sum.py
sum_raw: 500000000500000000, use time: 0.948999881744's
sum_1: 500000000500000000, use time: 1.04911208153's
sum_2: 500000000500000000, use time: 1.19244813919's
sum_3: 500000000500000000, use time: 1.18416213989's

[dant]

来个 Ruby 的。

[lushl9301]

@cloverstd pypy真是快。。。

to others:
我这里同样java最快，c其次。
对于c来说，++i 要比 i++快一点；i 从 1000000000减到 0 比从0加到1000000000稍微快一点。
对于java不成立。

python的确很慢。
猜测原因是Cpython的int是immutable的。

每次sum += i都会放一个新的内存位置给他。
再加上垃圾处理机制，就会更慢了。。

可以用31楼的sum_1来测试。1到100加和，每次print id(s)看一下。

[ovear]

我也来一个版本，运行时决定累加数目

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
int target = scanner.nextInt();
for (int c = 0; c < 11; c++) {
long startTime = System.currentTimeMillis(); //获取开始时间
long i = 0, sum = 0;
while (i++ < target) {
sum += i;
}
long endTime = System.currentTimeMillis(); //获取结束时间
System.out.format("sum: %d, use time: %f's\r\n", sum,
(endTime - startTime) / 1000.0);
}
//使用sum的方法
long startTime = System.nanoTime(); //获取开始时间
long result = ((1L + target) * target) / 2L; //求和公式
long endTime = System.nanoTime(); //获取结束时间
System.out.format("sum: %d, use time: %f'ms(may be inaccurate due to the kernel)\r\n", result,
(endTime - startTime) / 1000000.0);

output

1000000000
sum: 500000000500000000, use time: 0.647000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.647000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.648000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.645000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.645000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.643000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.644000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.642000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.642000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.644000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.645000's
sum: 500000000500000000, use time: 0.000293'ms(may be inaccurate due to the kernel)

[ovear]

@ovear nanotime不准。。之后都是0.0000了。。奇葩

[NahN2Regh]

rust开启优化后, 与C没差别了, 都很快:

编译器 优化 时间
gcc -- real:0m3.930s, user:0m3.916s, sys:0m0.008s
gcc -O1 real:0m0.630s, user:0m0.624s, sys:0m0.000s
gcc -O2 real:0m0.002s, user:0m0.000s, sys:0m0.000s
rustc -- real:0m4.172s, user:0m4.000s, sys:0m0.020s
rustc --opt-level=1 real:0m0.003s, user:0m0.000s, sys:0m0.000s

gcc 的版本是4.9.1
rust版本是0.12

源代码:
[code]
$ cat sum.c
#include <stdio.h>

int main(int argc, char *argv[]) {

long i = 0;
long s = 0;
long limit = 1000000000;
while (i < limit) {
s = s + i;
i = i + 1;
}
printf("%ld\n", s);

return 0;
}
[/code]
[code]
$ cat sum.rs

fn main() {
let mut i = 0i64;
let mut s = 0i64;
let limit = 1000000000i64;
while i < limit {
s = s + i;
i = i + 1;
}
println!("{}", s);
}
[/code]

[Shared]

如果要用 Python 做这种事情要么用 PyPy，要么写个 C 扩展呗。
P.S. 这种比较好没意思

[davidli]

Python下能用内置函数的情况下一定要用内置函数.

[ant_sz]

我觉得从上面的回答已经可以看得出来：

语言本身的性能决定了运行时间的下限，但是程序员写程序的水平决定了运行时间的上限。

同样一个功能，不同的人写出来性能能有百倍的差距。

因此，一些情况下，语言本身的性能并没有开发效率和易用性更重要。

[icedx]

https://gist.github.com/anonymous/153e26162873a5dfc1a8

楼主你需要这个

[efen]

@icedx 一本正经的跑题，哈哈哈

[ggarlic]

@lushl9301 现在的编译器，++i跟i++产生的汇编是一样的了，不信你-S一下。

[takato]

我觉得用O(n)的算法去解决一个O(1)就能解决的问题，真是用牛刀了- -

[efen]

Lisp大法好 (￣(工)￣)

尾递归版本46s，普通递归版本把8g内存全吃光，跑了7分多钟没结果，哈哈哈

[wdlth]

C的那段程序结果

gcc 4.8.3 不加参数
sum: 500000000500000000, time used: 2.358622 's
gcc -O3
sum: 500000000500000000, time used: 0.424286 's
Intel C Compiler 14.0不加参数
sum: 500000000500000000, time used: 0.412634 's
Intel C Compiler -O3
sum: 500000000500000000, time used: 0.407397 's
Intel C Compiler -O3 -mtune=corei7 -march=corei7
sum: 500000000500000000, time used: 0.375456 's

Intel大 好

[iam36]

仅用数学运算来比对太片面了。

[webjin]

不错哦

[NathanInMac]

go不到500ms。。

[Sharuru]

从看到这贴就好奇，楼主好坏是在一台电脑上用不同的语言做了测试，得出消耗时间不同的结论。
但是其他诸位仅做了一种语言的测试。
同样的代码不同电脑跑完全是不一样的计算结果。
辣鸡的代码在流弊的电脑上可以跑1s，高效的代码在辣鸡代码上却要跑10s…
一本正经的不明所以。

[MonkLuf]

@Shared
@iam36
@takato
@icedx
@ant_sz
@davidli
嗯，此帖并不是说为了解决某个问题而讨论各种语言的效率，也不是为了证明语言之间的优劣，而只是就单纯的运算速度而言给这几种语言一个直观的认识。

以前只知道python运算效率低，没想到这么低，低个几百倍。。。java效率低，但是看起来好像没低多少。。。

[Shared]

@MonkLuf 效率取决于场景（context）

[konakona]

我本来想打开xcode来一段swift的……可是xcode死机了……

[icedx]

@MonkLuf 但是…我也觉得这个低Python 的不科学

[msg7086]

@pH 既然你诚心诚意地问了……下略

https://gist.github.com/msg7086/b5de7cb128d8ef109808

[msg7086]

楼上的代码本来是用 AVX Intrinsics 写的，但是在不启用优化的情况下编译器会自作主张改写汇编语句结构。所以这里老老实实重写成了 inline asm 代码。要看 Intrinsics 版本的，可以去看 Gist 的提交历史。

[wwqgtxx]

想知道js的运行速度
在chrome/ie/firefox下试试？

[efen]

@MonkLuf 其实主要的点是，和一般的语言不同很反直觉的是，Python的操作中，加减恰恰是最慢的，而带来的好处嘛，数值计算上实在是方便得多

[Sharuru]

不过人类最强计算器Python算大数什么的倒是非常惬意。

[hitsmaxft]

不能这么比的, c 跟 java 有编译时优化, python 就只能拼人肉优化了..

[mille]

sum: 500000000500000000, time used: 3.141718 's

还是我oc拯救世界😄

[Actrace]

https://gist.github.com/77e357a595c45b044790

[Actrace]

https://gist.github.com/77e357a595c45b044790.git

[Actrace]

https://gist.github.com/actrace/77e357a595c45b044790

[Actrace]

终于懂贴代码了~

[gihnius]

common lisp 直接算：

```
CL-USER> (time (loop for i from 1 to 1000000000 sum i))
Evaluation took:
2.877 seconds of real time
2.888336 seconds of total run time (2.878674 user, 0.009662 system)
100.38% CPU
6,603,209,056 processor cycles
32,912 bytes consed

500000000500000000


CL-USER> (time (let ((sum 0)) (dotimes (x 1000000001) (incf sum x)) sum))
Evaluation took:
2.883 seconds of real time
2.894640 seconds of total run time (2.884340 user, 0.010300 system)
100.42% CPU
6,616,544,771 processor cycles
33,296 bytes consed

500000000500000000

```

[ptyfork]

$ ikarus

Ikarus Scheme version 0.0.4-rc1+, 64-bit (revision 1870, build 2014-10-07)
Copyright (c) 2006-2009 Abdulaziz Ghuloum

> (time
(let lp ((i 0) (sum 0))
(if (<= i 1000000000)
(lp (+ 1 i) (+ i sum))
sum)))
running stats for (let lp ((i 0) (sum 0)) (if (<= i 1000000000) (lp (+ 1 i) (+ i sum)) sum)):
no collections
3148 ms elapsed cpu time, including 0 ms collecting
3155 ms elapsed real time, including 0 ms collecting
0 bytes allocated
500000000500000000

[gihnius]

@gihnius 稍微优化一下：

```
CL-USER> (time (let ((sum 0)) (declare (type fixnum sum)) (dotimes (x 1000000001) (incf sum x)) sum))
Evaluation took:
0.606 seconds of real time
0.609144 seconds of total run time (0.607192 user, 0.001952 system)
100.50% CPU
1,392,562,529 processor cycles
0 bytes consed

500000000500000000

```

[geew]

我能说你们好无聊么

[darkmatter]

n(n +1)/2

[ChiangDi]

Haskell 啊哈哈哈哈

[dingyaguang117]

卤煮，你这个不科学，只有python加出来的的是真正的和，其他的32位早就溢出了吧

[msg7086]

@dingyaguang117 64位

[tywtyw2002]

我们比较下 gcc clang 还有icc的速度吧。。。。。然后做一下多核的曲线，这就是一篇paper了。。

[jacob]

ruby 的存在感这么低吗

----------
def sum
i,s=0,0
start=Time.now
while i<1000000000
i+=1
s+=i
end
puts "sum of while:#{s},time:#{Time.now-start}"
end


sum()

def sum_of_range
s=0
start=Time.now
digi=1..1000000000
digi.each do |d|
s+=d
end
puts "sum of range:#{s},time:#{Time.now-start}"
end

sum_of_range()
------------------------


sum of while:500000000500000000,time:255.076978
sum of range:500000000500000000,time:343.893392

[lushl9301]

@takato 酱紫。。。不是i++多分配一个临时内存储存一下的么。。。

[ant_sz]

@MonkLuf

你看了评论竟然还没发现么。不是Python性能低，是你不会写。

像这样的垃圾帖子每隔一段时间都要在v2ex上刷一回，为何还会有人不断地刷呢。

[lightening]

@MonkLuf Java 效率低本来就是一种误解。我朋友做的一些证券交易系统的内核用 Java 写，速度和 C 根本不相上下。

[AWSAM]

@jacob ruby 不应该这么写么

time ruby -e 'puts (1..10e8).inject :+ '

------------------------------
500000000500000000
ruby -e 'puts (1..10e8).inject :+ ' 155.01s user 0.89s system 98% cpu 2:38.48 total

[gihnius]

@MonkLuf
@lightening
lisp 效率低也是一种误解。看上面的例子，速度和 C 不相上下。:)

[RelativeLayout]

我这儿排序是这样的：

Java 1.05s
Node 1.38s
C 2.93s
Python 100+s

Node
https://gist.github.com/daimajia/dd7bf30f498300fa31e0

[aWangami]

测试一下怎么贴代码~
楼上借用你的~
@RelativeLayout

https://gist.github.com/daimajia/dd7bf30f498300fa31e0

https://gist.github.com/daimajia/dd7bf30f498300fa31e0#file-node

[skybr]

js快归快, 答案是错的.

[jacob]

@AWSAM 看不懂，也不知道怎么运行

[RelativeLayout]

@skybr 确实! Node的计算结果是错误的！

[RelativeLayout]

@skybr 找到错误原因了， JavaScript最大的数只能到
9007199254740992
而答案是：
500000000500000000

http://stackoverflow.com/a/307200

[barbery]

擦，这帖子竟然还没沉。。。好吧，讨论得那么激烈，怎么能少得了golang版本的呢

https://gist.github.com/Barbery/9a5d2caf0915f370acdd.js

[barbery]

golang版本的只要0.82秒哦，亲！