Python 3.x 为什么python'；对于大输入，循环是如此非线性？

我在测试一些python代码时发现了一些奇怪的东西。我使用以下函数来测量遍历空for循环的速度：

def f(n):
    t1 = time.time()
    for i in range(n):
        pass
    print(time.time() - t1)

---

f（10**6）

打印关于

0.035

，

f（10**7）

关于

0.35

，

f（10**8）

关于

3.5

和

f（10**9）

关于

35

。但是

f（10**10）

？远远超过

2000

。这当然出乎意料。为什么迭代10倍多的元素需要60倍多的时间？python的for循环是如何导致这种情况的？这是特定于python的，还是在许多语言中都会出现这种情况？

当您超过

10^9

时，您将超出32位整数范围。Python3然后透明地将您移动到上一个位置，这将大大降低分配和使用的速度

---

一般来说，处理如此大的数字是Python3比Python2慢得多的领域之一（在许多系统上，Python2至少有快速的64位整数）。好的一面是，它使python更易于使用，类型错误更少。

一些使用

timeit

的精确计时显示时间实际上大致随输入大小而增加，因此您的计时似乎相差很远：

In [2]: for n in [10**6,10**7,10**8,10**9,10**10]:
               % timeit f(n)
   ...:     
10 loops, best of 3: 22.8 ms per loop
1 loops, best of 3: 226 ms per loop # roughly ten times previous
1 loops, best of 3: 2.26 s per loop # roughly ten times previous
1 loops, best of 3: 23.3 s per loop # roughly ten times previous
1 loops, best of 3: 4min 18s per loop # roughly ten times previous

使用xrange和python2，我们可以看到大致相同的比率，显然python2总体上要快得多，因为python3 int已被long替换：

In [5]: for n in [10**6,10**7,10**8,10**9,10**10]:
               % timeit f(n)
   ...:     
100 loops, best of 3: 11.3 ms per loop
10 loops, best of 3: 113 ms per loop
1 loops, best of 3: 1.13 s per loop
1 loops, best of 3: 11.4 s per loop
1 loops, best of 3: 1min 56s per loop

---

运行时的实际差异似乎更多地与的大小有关，而不是与Python3直接相关。当使用unix处理long时，两者之间的差别是微不足道的，因为unix处理long的方式与windows有很大不同，因此这是一个平台特定的问题，如果不超过python的问题。

如果使用python2，使用timeit模块，您的计时效果也会更好，从

10**6

到

10**9

有很大的不同。指数增长那么我认为这是因为10^9适合标准的32位整数，而10^10 python使用任意大小的整数。这使得每次比较都变慢了。也许python会为列表分配内存。对于太多的项目，操作系统正在分页到磁盘空间。@clemos24不在Py3中，

range

返回一个生成器，而不是一个列表。它从Pep237:开始，使得longs具有任意精度。后来Python3去掉了int类型，这会减慢速度。在3.x版本中，我相信他们一直在努力为更小的整数引入更多的优化。运行时间的实际差异似乎完全是平台特定的。@Padraiccnningham我一直在努力阅读长期实现的源代码，以了解何时进行优化。一个数字应该是15位还是30位当然是有选择的，但在那之后，破译它就成了一项艰巨的工作。我刚刚做了另一项测试，结果如下：

10**6

-0.07520970538367432秒，

10**7

-0.36399144430744984秒，

10**8

-3.492617033957秒，

10**9

-34.71252936832384秒，

10**10

-2190.0514266665177秒。我们在哪个系统上运行它可能会有所不同吗？@user3002473。您在什么设备上运行它？@PadriacCunningham Windows 7 64位，英特尔Core i5 3.20 GHz处理器，安装了4.00 GB内存。@user3002473。我在Ubuntu 14.04上使用类似的规格。我想不出它跑得这么慢的明显原因。您是否使用Python2和xrange进行过尝试？@user3002473，您受到窗口长度大小的限制，因此您会得到

溢出错误。与mu linux机器相比，这可能是导致性能如此差的一个因素。明天我会做更多的挖掘，因为整数大小的解释并不能解释整个故事。如果它是特定于python的，那么我的性能也会受到类似的影响