Оптимизация кода: Оптимизация программного кода. — it-black.ru

Содержание

Оптимизация программного кода. — it-black.ru

Оптимизация программного кода. — it-black.ru
Перейти к содержимому

В этой статье мы поговорим о старой традиции оптимизации кода. Но, сначала вспомним, что такое программный код:

Программный код — это написанный человеком текст компьютерной программы на каком-либо языке программирования.

Исходя из вышесказанного можно понять, что программный код может написать каждый программист или новичок, но правильно оптимизировать свой код намного сложнее. Давайте разберемся что же такое оптимизация.

Оптимизация кода — различные методы преобразования кода ради улучшения его характеристик и повышения эффективности. Среди целей оптимизации можно указать уменьшения объема кода, объема используемой программой оперативной памяти, ускорение работы программы, уменьшение количества операций ввода вывода.

Основные принципы оптимизации

Оптимизация стоит на трех «китах» — естественность, производительность, затраченное время. Давайте разберемся подробнее, что они означают.

  1. Естественность. Код должен быть аккуратным, модульным и легко читабельным. Каждый модуль должен естественно встраиваться в программу. Код должен легко поддаваться редактированию, интегрированию или удалению отдельных функций или возможности без необходимости вносить серьезные изменения в другие части программы.
  2. Производительность. В результате оптимизации вы должны получить прирост производительности программного продукта. Как правило, удачно оптимизированная программа увеличивает быстродействие минимум на 20-30% в сравнение с исходным вариантом.
  3. Время. Оптимизация и последующая отладка должны занимать небольшой период времени. Оптимальными считаются сроки, не превышающие 10 – 15 % времени, затраченного на написание самого программного продукта. Иначе это будет нерентабельно.
Начало оптимизации

Для начала необходимо выявить «узкие места» программы. В первую очередь, стоит обратить внимание на блоки кода, которые регулярно или часто повторяются в процессе работы – циклы и подпрограммы.

Участки кода, которые не оптимизируются

Не стоит трогать единичные операнды, поскольку работают они крайне редко и толку в их модификации нет никакого. Они отработают один раз, и больше к этому коду обращений не будет. Но при условии, что при внесении изменений вы добьетесь увеличения производительности более чем на 10%, это не лишено смысла.

Методы оптимизации программ

Оптимизация кода не слишком отличается от обычного исправления багов. Первым делом нужно проверить код на наличие устаревших или вообще ненужных фрагментов.

Пишите аккуратный код. Не забывайте о комментариях. Так вы поможете и себе, и другим разработчикам, понять, что в программе нужно, а что – уже не актуально. Эти общие советы помогают и при отладке, и при поиске багов.

Во вторых разберитесь, когда приложение работает медленнее всего, в какие моменты оно заметно подвисает. Изучите код на предмет ошибок или излишне сложных запутанных решений.

Вред и польза оптимизаций

Практически ко всему в программировании надо относиться рационально, и оптимизации — не исключение. Считается, что неопытный программист на ассемблере обычно пишет код, который в 3-5 раз медленнее, чем код, сгенерированный компилятором.

К оптимизациям, проводимым оптимизатором, у большинства нет претензий, причем иногда некоторые оптимизации являются практически стандартными и обязательными.

Следует понимать, что многочисленные сложные оптимизации на уровне машинного кода могут сильно замедлить процесс компиляции.

PVS-Studio

PVS-Studio — это инструмент для выявления ошибок и потенциальных уязвимостей в исходном коде программ, написанных на языках С, C++, C# и Java. Работает в среде Windows, Linux и macOS.

В статическом анализаторе PVS-Studio реализован набор диагностик, позволяющих обнаруживать некоторые ситуации, когда код может быть оптимизирован.

Анализатор PVS-Studio может выступать хорошим дополнением к инструментам профилирования. Более того, при работе с предупреждениями PVS-Studio, касающимися оптимизации, код часто становится проще и короче.

Facebook

Twitter

  • No Comments

Группа в VK

Обнаружили опечатку?

Сообщите нам об этом, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter, будем очень признательны!

Свежие статьи

Облако меток

Похожие статьи

Решение проблемы в оффлайн браузере Zeal — Content rendering error

В этом видео мы решаем проблему загрузки контента в оффлайн браузере Zeal.  

Установка и обзор оффлайн браузера документации по программированию

В этом видео вы научитесь устанавливать оффлайн браузер Zeal для работы с документацией по программированию.  

Зачем программисту изучать алгоритмы?

За всю историю компьютерных наук сложилось понимание, какие алгоритмы и структуры данных (способы их хранения) нужны для решения практических задач — так называемый джентльменский набор,

Что такое API?

API — это аббревиатура от английского Application Programming Interface, интерфейс программирования приложения. Говоря по-простому, API действует как виртуальный посредник и передает информацию из одного интерфейса,

Instagram

Vk

Youtube

Telegram

Odnoklassniki

Полезно знать

Рубрики

Авторы



Что такое оптимизация кода — Журнал «Код»

Мы тут разбираемся в важных понятиях большой разработки:

Что такое легаси

Зачем нужен рефакторинг

Что такое технический долг

Чтобы закрыть тему, поговорим об оптимизации.

Что такое оптимизация

Оптимизация кода — это когда программист берёт код из уже готовой и работающей программы и пытается его улучшить для какой-то цели. 

Что пытаются улучшить:

  • скорость работы,
  • скорость загрузки,
  • скорость ответа сервера,
  • стабильность,
  • объём кода.

Каждый из вариантов оптимизации отличается по исполнению, поэтому обычно выбирают что-то одно, самое важное: скорость, безопасность или стабильность. Потом следующими итерациями чинят всё остальное.

Иногда может получиться так, что в процессе оптимизации часть кода переписывается на другом языке или добавляется новый фреймворк. Со временем это может привести к тому, что программа может полностью перейти на другую библиотеку или сменить язык программирования. 

Оптимизация скорости работы

Самая частая оптимизация кода — повышение скорости работы. 

Например, при разработке программ для видеомонтажа важно, чтобы пользователь сразу увидел результат работы цветокоррекции. Если программа каждый раз будет надолго задумываться, а при этом где-то рядом будет более шустрый софт, со временем люди перейдут на него, а компания потеряет деньги. Чтобы этого не произошло, программисту дают задание ускорить обработку фильтра. 

Примеры того, как можно добиться ускорения:

  • Написать функции, которые будут предугадывать действия пользователя и заранее просчитывать некоторые ситуации.
  • Научить программу на какое-то время забирать себе все ресурсы компьютера. Остальным программам плохо, зато эта работает быстро.
  • Заменить короткие, но сложные команды фреймворка на много длинных, но более простых для компилятора, которые в сумме выполняются быстрее.
  • Написать лукап-таблицы: например, если алгоритму нужно сто тысяч раз посчитать значение синуса sin(x) с заранее известным шагом, то можно сразу написать таблицу всех нужных значений. Тогда алгоритм будет не считать синус с нуля, а заглядывать в табличку и быстро там всё находить.
  • Вставить код на ассемблере, чтобы выполнить его в процессоре напрямую, без компилятора высокого уровня — так программа будет работать намного быстрее.

Оптимизация скорости загрузки

Это похоже на предыдущий пункт, но с одним отличием: чаще всего увеличивают видимую пользователю скорость загрузки программы, а не полноценную загрузку всего. 

Этим приёмом часто пользуется компания Apple: они делают свои программы так, чтобы пользователь видел интерфейс практически сразу после запуска, но реально работать с программой можно лишь через 1–2 секунды. Дело в том, что на первое место ставится скорость отрисовки и загрузки интерфейса, а остальные модули программы загружаются на фоне, и на это тоже нужно время. Зато выглядит всё так, как будто программа запустилась моментально.

Почему процессоры Apple M1 такие быстрые

Вторая ситуация — когда действительно увеличивается скорость загрузки всей программы. Для этого разработчики используют аппаратные возможности железа, и выносят часть функций в отдельные модули. Если они понадобятся — программа их загрузит, а если нет, то и не нужно тратить на это время при запуске.

Оптимизация скорости ответа

Такой оптимизацией занимаются в высоконагруженных системах: базах данных, серверах и системах управления. В них важно как можно быстрее ответить на запрос, поэтому тут оптимизируют работу с сетевыми протоколами, форматами хранения для быстрого доступа к данным и параллельным вычислениям.

При этом такие программы могут загружаться по 20–30 секунд или даже несколько минут. Никто не ждёт от них моментальной загрузки, а вот моментальная реакция на запросы — нужна.

Оптимизация для стабильности и отказоустойчивости

Если мы пишем код для больницы, в котором в реальном времени обрабатываем жизненные показатели всех пациентов, то нам важно такое:

  • программа не должна зависать из-за неправильно введённых данных;
  • программа должна работать, даже если сервер не отвечает или сломались датчики;
  • программа не должна падать под нагрузкой.

Короче: программу должно быть очень сложно сломать. 

Это значит, что нам нужно сконцентрироваться на обработке исключений, проверках введённых значений, двойных запросах для гарантированного получения точных данных. Если такая программа падает, когда отваливается одна из баз данных, — её точно нужно оптимизировать.

Оптимизация для уменьшения объёма кода

Программы работают не только на компьютерах — ещё есть брелоки, сигнализации, умные чайники, системы контроля доступа, часы, автомобили и так далее. Внутрь этих устройств поставить жёсткий диск сложно, поэтому все программы хранятся внутри микроконтроллеров. Размер памяти там ограничен.

Или другая ситуация: у нас есть код программы для одной версии умных часов, а нам нужно эти же функции перенести на другие часы, где контроллер попроще и памяти поменьше. 

В этих случаях разработчики идут на разные хитрости: применяют упаковку кода, чтобы он распаковался в оперативной памяти в момент выполнения; или упрощают код, делая его менее стабильным или отказоустойчивым, зато более компактным. 

Ещё могут использовать недокументированные возможности железа, чтобы расширить место для хранения программы или её компонентов. Например, в старом телефоне могут положить часть модулей программы в область памяти, где хранятся мелодии звонков. Мелодии занимают мало места, и часть остаётся свободной — в этом случае модуль маскируется под мелодию и отправляется туда.

Что дальше

Теперь мы полностью готовы работать над своим старым кодом: поддерживать легаси, делать рефакторинг и оптимизировать разные функции. Сделаем всё по очереди, но уже в другой раз.

Текст:

Михаил Полянин

Редактор:

Максим Ильяхов

Художник:

Алексей Сухов

Корректор:

Ирина Михеева

Вёрстка:

Кирилл Климентьев

Соцсети:

Виталий Вебер

Лучший метод оптимизации кода Python — Stackify

Богдан Иванов Советы, хитрости и ресурсы для разработчиков

В настоящее время Python является наиболее используемым языком программирования для различных проектов по всему миру. По статистике, 44,1% программистов выбирают язык программирования Python для разработки приложений/веб-сайтов. Однако это не означает, что разработчики Python освобождаются от создания беспорядочного и неэффективного кода, который может стоить вам и вашим клиентам времени и денег. Именно здесь на помощь приходит оптимизация кода Python.0008

Что такое оптимизация?

Давайте начнем с определения оптимизации кода, чтобы вы получили основную идею и поняли, зачем она нужна. Иногда недостаточно создать код, который просто выполняет задачу. Большой и неэффективный код может замедлить работу приложения, привести к финансовым потерям для заказчика или потребовать больше времени для дальнейших доработок и отладки.

Оптимизация кода Python — это способ заставить вашу программу выполнять любую задачу более эффективно и быстро с использованием меньшего количества строк кода, меньшего объема памяти или других задействованных ресурсов, обеспечивая при этом правильные результаты.

Это важно, когда речь идет об обработке большого количества операций или данных при выполнении задачи. Таким образом, замена и оптимизация некоторых неэффективных блоков кода и функций может творить чудеса:

  • Ускорить работу приложения;
  • Сделать код чистым и читабельным;
  • Упрощение отслеживания ошибок и отладки;
  • Сэкономьте много вычислительной мощности и так далее.

6 лучших советов по оптимизации кода Python

Разработчики Python должны иметь возможность использовать методы оптимизации кода вместо базового программирования, чтобы обеспечить бесперебойную и быструю работу приложений. Ниже мы перечислили 6 советов о том, как оптимизировать код Python , чтобы сделать его чистым и эффективным.

1. Применение метода оптимизации Peephole

Чтобы лучше понять метод оптимизации Peephole, давайте начнем с того, как выполняется код Python. Изначально код записывается в стандартный файл, затем можно выполнить команду «python -m compileall » и получить такой же файл в формате *.pyc, который является результатом оптимизации.

— это метод оптимизации кода в Python, который выполняется во время компиляции для повышения производительности вашего кода. С помощью метода оптимизации Peephole код оптимизируется за кулисами и выполняется либо путем предварительного вычисления константных выражений, либо с помощью тестов принадлежности. Например, вы можете написать что-то вроде количества секунд в сутках как a = 60*60*24, чтобы сделать код более читабельным, но интерпретатор языка немедленно выполнит вычисление и будет использовать его вместо повторения приведенного выше утверждения снова и снова. снова и тем самым снижает производительность программного обеспечения.

Результатом метода оптимизации Peephole является то, что Python предварительно вычисляет константные выражения 60*60*24, заменяя их на 86400. Таким образом, даже если вы все время пишете 60*60*24, это не снизит производительность.

Использование метода оптимизации Peephole

Используя этот метод, вы можете заменить раздел программы или сегмент инструкции без существенных изменений в выводе.

Применяя методику оптимизации, вы можете:

  • Превращать изменяемые конструкции в неизменяемые. Это можно сделать, используя один из 3-х кортежей:
    • <__code__.co_varnames>, в котором хранятся локальные переменные с включенными параметрами.
    • <__code__.co_names>, который содержит глобальные литералы.
    • <__code__.co_consts>, который ссылается на все константы.
  • Проверьте принадлежность элемента, рассматривая инструкции как операцию с постоянной стоимостью, независимо от размера набора.
  • Превратите набор и список в константы.

Обратите внимание на то, что это преобразование Python может выполнять только для литералов. Таким образом, оптимизация не произойдет, если какой-либо из используемых наборов или списков не является литералом.

Давайте рассмотрим несколько примеров:

  • «Привет, мир!» * 5 — константное выражение длиной менее 4096. Поэтому компилятор оценивает его как «Hello, world!» 5 раз подряд
  • [1, 2] * 7 — это список (изменяемый объект), поэтому он не оценивается.
  • (10, 20, 30) * 3 — это последовательность длины 9, которая меньше 256 (для кортежей), поэтому она хранится как (10, 20, 30, 10, 20, 30, 10, 20, 30) .

2. Внутренние строки для повышения эффективности

Строковые объекты в Python представляют собой последовательности символов Unicode, поэтому в документации они называются «текстовыми» последовательностями. Когда в строку добавляются символы разного размера, ее общий размер и вес увеличиваются, а не только на размер добавленного символа. Python также выделяет дополнительную информацию для хранения строк, из-за чего они занимают слишком много места. Для повышения эффективности используется метод оптимизации, называемый интернированием строк.

Идея интернирования строк заключается в кэшировании определенных строк в памяти по мере их создания. Это означает, что в любой момент времени активен только один экземпляр конкретной строки, и для обращения к нему не требуется новая память.

Интернирование строк имеет много общего с разделяемыми объектами. Когда строка интернируется, она рассматривается как общий объект, потому что экземпляр этого строкового объекта глобально используется всеми программами, работающими в данном сеансе Python.

Будучи наиболее распространенной реализацией языка программирования Python, CPython загружает общие объекты в память каждый раз при инициализации интерактивного сеанса Python.

Вот почему интернирование строк позволяет Python работать эффективно с точки зрения экономии времени и памяти.

Строки идентификаторов

Python имеет тенденцию хранить только те строки, которые с наибольшей вероятностью будут использоваться повторно, а именно строки идентификаторов:

  • Имена атрибутов;
  • Имена переменных;
  • Имена аргументов;
  • Имена функций и классов;
  • Ключи словаря.

Принципы интернирования строки:

  • Только строка, загруженная во время компиляции как константная строка, будет интернирована, и наоборот, строка, созданная во время выполнения, не будет интернирована.
  • Строка не будет интернирована, если она является результатом свертки констант и имеет длину более 20 символов, потому что вряд ли она является идентификатором.
  • Python будет интернировать строку и создавать для нее хэш, только если он объявляет строку с именем, которое включает только комбинации букв/цифр/черных символов и начинается либо с буквы, либо с символа подчеркивания.

Таким образом, все строки, прочитанные из файла или полученные по сети, не являются частью о-интернирования. Однако просто перенесите такую ​​задачу в функцию intern() , чтобы начать интернирование таких строк и их обработку.

3. Профилируйте свой код

Профилируя свой код, вы можете определить области улучшения в вашем коде для дальнейшей оптимизации. Есть два основных способа сделать это.

1. Используйте .

Используйте профилирование секундомера с этим модулем. записывает время, необходимое для выполнения задачи определенным сегментом кода, и измеряет прошедшее время в миллисекундах.

Вот как это вычисляется:

2. Используйте .

Это расширенное профилирование, которое является частью пакета Python, начиная с Python 2.5. Есть несколько способов связать его с кодом Python:

  • Обернуть функцию внутри ее метода запуска и таким образом измерить производительность;
  • Запустите весь сценарий из командной строки, активировав cProfile в качестве аргумента, используя параметр Python «-m».

Зная ключевые элементы отчета cProfile, вы сможете найти узкие места в своем коде.

Вот элементы, которые следует учитывать:

  1. — количество совершенных звонков;
  2. — совокупное время, проведенное в данной функции и имеющее наибольшее значение;
  3. — отношение к ;
  4. — еще один очень важный для всех проектов параметр, который представляет собой совокупное время выполнения функций, их подфункций;
  5. — частное от деления на примитивные вызовы;

— точка действия в программе.

4. Используйте генераторы и ключи для сортировки

Это способ оптимизировать память с помощью такого замечательного инструмента, как генераторы. Их особенность в том, что они не возвращают сразу все элементы (итераторы), а могут возвращать только по одному. При сортировке элементов в списке лучше использовать ключи и метод по умолчанию . Так, например, вы можете сортировать список и строки по индексу, выбранному как часть ключевого аргумента.

Как это может выглядеть:

5. Не забывайте о встроенных операторах и внешних библиотеках

В Python доступны тысячи встроенных операторов и библиотек. Лучше использовать встроенные модули везде, где это возможно, чтобы сделать ваш код более эффективным. Это возможно благодаря тому, что все встроенные модули предварительно скомпилированы и, таким образом, работают довольно быстро.

Эквивалент «C» некоторых библиотек Python предоставляет вам те же функции, что и исходная библиотека, но с более высокой производительностью. Итак, попробуйте использовать, например, cPickle вместо Pickle, чтобы увидеть разницу. Пакет PyPy и — это способ оптимизировать статический компилятор, чтобы сделать процесс еще быстрее.

6. Избегайте использования глобальных переменных

Глобальные переменные могут иметь неочевидные и скрытые побочные эффекты, приводящие к спагетти-коду. Более того, Python медленно обращается к внешним переменным. При этом от их использования лучше отказаться или хотя бы ограничить их использование. Если они необходимы, вот несколько рекомендаций:

  • Используйте ключевое слово global для объявления внешней переменной;
  • Сделайте локальную копию, прежде чем использовать их внутри циклов.

Нижняя строка

Крайне важно создать надежное и масштабируемое приложение, которое выполняет задачи быстро и плавно. Однако разработать такое приложение, используя только базовые методы кодирования, невозможно. Вот почему вам нужно оптимизировать код Python. В то же время, используя методы оптимизации, описанные в статье, вы сможете не только создать чистый код, но и повысить производительность приложения, сэкономив массу времени и денег.

Богдан Иванов — технический директор DDI development. Он профессионал с высшим образованием в области кибербезопасности и 7-летним опытом построения стратегии кибербезопасности для всех проектов компании. Он глубоко разбирается в сетевой безопасности, соблюдении нормативных требований и операционной безопасности.

  • Об авторе
  • Последние сообщения

О Богдане Иванове

Богдан Иванов является техническим директором в DDI Development. Он профессионал с высшим образованием в области кибербезопасности и 7-летним опытом построения стратегии кибербезопасности для всех проектов компании. Он глубоко разбирается в сетевой безопасности, соблюдении нормативных требований и операционной безопасности.

  • Как оптимизировать код Python — 21 июля 2021 г.

навыки разработчикасоветы разработчикаPython

Оптимизация кода | Методы оптимизации кода

Дизайн компилятора

Оптимизация кода —

 

Оптимизация кода — это подход к повышению производительности кода.

 

Процесс оптимизации кода включает-

  • Удаление ненужных строк кода
  • Перестановка операторов кода0035

     

    Оптимизированный код имеет следующие преимущества:

    • Оптимизированный код имеет более высокую скорость выполнения.
    • Оптимизированный код эффективно использует память.
    • Оптимизированный код повышает производительность.

    Методы оптимизации кода-

    Важные методы оптимизации кода-

    1. Оценка времени компиляции

      1. .0023
      2. Обычная подэкспрессионная ликвидация
      3. Устранение мертвого кода
      4. Движение кода
      5. Снижение прочности

      1. Оценка времени компиляции-

      Два.

      A) Свертывание констант —

       

      В этом методе

      • Как следует из названия, он включает в себя свертывание констант.
      • Оцениваются выражения, содержащие операнды, имеющие постоянные значения во время компиляции.
      • Затем эти выражения заменяются соответствующими результатами.

      Пример-

      Окружность круга = (22/7) x Диаметр

      Здесь,

      • Эта техника оценивает выражение 22/7 во время компонента.
      • Затем выражение заменяется его результатом 3.14.
      • Это экономит время во время выполнения.

       

      B) Распространение констант —

       

      В этом методе

      • Если какой-либо переменной было присвоено некоторое постоянное значение, то она заменяет эту переменную ее постоянным значением в дальнейшей программе во время компиляции.
      • Условие состоит в том, что значение переменной не должно изменяться между ними.

       

      Пример:

       

      пи = 3,14

      радиус = 10

      Площадь круга = пик х радиус х радиус

       

      Здесь

      • Этот метод заменяет значения переменных «пи» и «радиус» во время компиляции.
      • Затем вычисляется выражение 3,14 x 10 x 10.
      • Затем выражение заменяется его результатом 314.
      • Это экономит время во время выполнения.

       

      2. Исключение общего подвыражения-

       

      Выражение, которое уже было вычислено ранее и снова появляется в коде для вычисления

      , называется Common Sub-Expression .

       

      В этом методе

      • Как следует из названия, он включает устранение общих подвыражений.
      • Удалены избыточные выражения, чтобы избежать их повторного вычисления.
      • Уже вычисленный результат при необходимости используется в дальнейшей программе.

      Пример-

      229 Specization

      9025

      22229 .

      S4 = 4 x I // Резумном Выражение

      S5 = N

      S6 = B [S4] + S5

      Код до оптимизации после оптимизации
      S1 = 4 X

      S2 = A [S1]

      S3 = 4 x J 20099292 2 = A [S1]

      S3 = 4 x J

      29292. S5 = п

      S6 = B [S1] + S5

      3. Движение кода-

      В этом методе,

      • Как называется название.
      • Код, присутствующий внутри цикла, удаляется, если не имеет значения, находится ли он внутри или снаружи.
      • Такой код без необходимости выполняется снова и снова с каждой итерацией цикла.
      • Это приводит к потере времени во время выполнения.

      Пример-

      29 ;

      х = у + г;

      а[j] = 6 х j;

      }

      Код до оптимизации после оптимизации
      х = у + г ;

      for ( int j = 0 ; j < n ; j ++)

      {

      a[j] = 6 x j;

      }

       

      4. Устранение мертвого кода —

       

      В этом методе

      • Как следует из названия, он включает устранение мертвого кода.
      • Операторы кода, которые либо никогда не выполняются, либо недостижимы, либо их вывод никогда не используется, удаляются.

       

      Пример-

       

      Код до оптимизации Код после оптимизации0035
      я = 0 ;

      если (i == 1)

      {

      а = х + 5 ;

      }

      		 я = 0;

       

      5. Уменьшение силы —

       

      В этой технике

      • Как следует из названия, она включает уменьшение силы выражений.
      • Этот метод заменяет дорогих и дорогих операторов простыми и дешевыми.

       

      Example-

       

      Code Before Optimization Code After Optimization
      B = A x 2 B = A + A

       

      Here,

      • Выражение «A x 2» заменяется выражением «A + A».
      • Это связано с тем, что стоимость оператора умножения выше, чем стоимость оператора сложения.

      , чтобы получить лучшее понимание методов оптимизации кода,

      Посмотрите эту видео-лекцию

      Скачать H AndWritten Notes здесь-

      Get Mate MATERERERERERERERERERERERERERERERERERES Дизайн .