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pythoncython教程

發布時間:2022-07-18 15:06:55

python怎麼使用cython

1. Cython是什麼?

它是一個用來快速生成Python擴展模塊(extention mole)的工具

語法是Python和c的混血

Cython作為一個Python的編譯器,在科學計算方面很流行,用於提高Python的速度,通過OpenMPI庫還可以進行吧並行計算。

2. Cython安裝(Windows)

我的環境是win7 x64, python27, vs2010

安裝的基礎是有一個c編譯器(這里以vs2010為例)

從http://cython.org下載安裝包,解壓到一目錄,進入該目錄,在cmd命令行中執行

python setup.py install

註:執行過程可能遇到問題:Windows下pip安裝包報錯:Microsoft Visual C++ 9.0 is required Unable to find vcvarsall.bat

解決方案:下載Microsoft Visual C++ Compiler for Python 2.7,點擊直接安裝即可。

3. 例子

例3.1:入門

創建hello.pyx,內容如下

def say_hello():
print "Hello World!"

創建setup.py,內容如下

from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(name = 'Hello world app',
ext_moles = cythonize("hello.pyx"))

編譯Cython代碼

step1: 把.pyx文件被Cython便以為.c文件
step2: 把.c文件編譯為可導入的使用模塊.so(Windows下為.pyd)文件

1
2

python setup.py build
python setup.py install

註:可能出現問題:Unable to find vcvarsall.bat

原因:Python 2.7 會搜索 Visual Studio 2008.如果你電腦上沒有這個版本的話就會報錯。

如果裝的是vs2010,那麼在cmd命令行中執行

1

SET VS90COMNTOOLS=%VS100COMNTOOLS%

如果裝的是vs2010,那麼在cmd命令行中執行

1

SET VS90COMNTOOLS=%VS110COMNTOOLS%

執行

1
2
3

>>> import hello
>>> hello.say_hello()
Hello World!例3.2 通過靜態類型提高速度

在Cython中可以通過標記靜態類型來提高速度,凡是標記為靜態類型的部分都會將動態語言類型變為簡單的c代碼,從而提速。

但是如果濫用靜態類型,會降低可讀性,甚至因類型設置不當導致錯誤類型檢查造成速度降低。

例3.2.1 靜態類型變數

Python原生態代碼

compute.pyx

def f(x):
return x ** 2 - x
def integrate_f(a, b, N):
s = 0
dx = (b - a) / N
for i in range(N):
x += f(a + i * dx)
return s * dx

setup.py

from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(
name = 'Hello world app',
ext_moles = cythonize("compute.pyx"),
)

test.py

import compute
import time
starttime = time.clock()
compute.integrate_f(3.2, 6.9, 1000000)
endtime = time.clock()
print "read: %f s" %(endtime - starttime)

執行

1
2
3

python setup.py build
python setup.py install
python test.py

結果

1

read: 0.332332 s

使用靜態變數替換後的代碼

compute2.pyx

def f(double x):
return x ** 2 - x
def integrate_f(double a, double b, int N):
cdef int i
cdef double s, dx
s = 0
dx = (b - a) / N
for i in range(N):
s += f(a + i * dx)
return s * d

setup2.py

from distutils.core import setup
from Cython.Build import cythonize
setup(
name = 'Hello world app',
ext_moles = cythonize("compute2.pyx"),
)

test2.py

import compute2
import time
starttime = time.clock()
compute2.integrate_f(3.2, 6.9, 1000000)
endtime = time.clock()
print "read: %f s" %(endtime - starttime)

執行

1
2
3

python setup.py build
python setup.py install
python test.py

結果

1

read: 0.109200s

結論

該測試用例,使用靜態類型速度是不使用靜態類型的3倍。

例3.2.2 靜態類型函數

把compute2.pyx中的函數變為

cdef double f(double x):
return x ** 2 - x
def integrate_f(double a, double b, int N):
cdef int i
cdef double s, dx
s = 0
dx = (b - a) / N
for i in range(N):
s += f(a + i * dx)
return s * dx

結果

1

read: 0.084859 s

結論:比例子3.2.1速度又快了

例3.3 調用C函數

cdef extern from "math.h":
double sin(double)
double cos(double)

cpdef double Sin(double x):
return sin(x)

cpdef double Cos(double x):
return cos(x)

cpdef: 對於Python可使用的函數使用(為了使得在以後的Python程序中調用Sin,Cos函數,用cpdef,而不用cdef)
cdef: 對於C可使用的函數使用

請注意,上面的代碼聲明了 math.h 里的函數,提供給 Cython 使用。C編譯器在編譯時將會看到 math.h 的聲明,但 Cython 不會去分析 math.h 和單獨的定義。

㈡ python中怎麼讀取文件內容

用open命令打開你要讀取的文件,返回一個文件對象
然後在這個對象上執行read,readlines,readline等命令讀取文件
或使用for循環自動按行讀取文件

㈢ 如何系統地自學 Python

是否非常想學好 Python,一方面被瑣事糾纏,一直沒能動手,另一方面,擔心學習成本太高,心裡默默敲著退堂鼓?

幸運的是,Python 是一門初學者友好的編程語言,想要完全掌握它,你不必花上太多的時間和精力。

Python 的設計哲學之一就是簡單易學,體現在兩個方面:

㈣ 如何使用用Cython通過Python列表到C函數

的#include<&stdio.h中GT;
#包括「test.h」
無效流行(無效){
一個[0] =將0x55;
一個[1] = 0x66;
一個[2] = 0x77;
A [3] ='\\ 0';
}
無效的putAll(INT N,焦炭C []){
的memcpy(A,C,N);
}
字元* GETALL(無效){
返回&放大器;一個[0];
}

㈤ cython與python的不同有哪些

Cython是Python的一個超集,結合了Python的易用性和原生代碼的速度,可以編譯成C語言,產生的性能提升可以從幾個百分點到幾個數量級,具體取決於手頭的任務。

使用Cython,你可以避開Python的許多原生限制,或者完全超越Python,而無需放棄Python的簡便性和便捷性。

Python代碼可以直接調用C模塊。這些C模塊可以是通用的C庫或專門為Python工作的庫。Cython生成第二種類型的模塊:與Python內部對話的C庫,可以與現有的Python代碼綁定在一起。

Cython代碼在設計上看起來很像Python代碼。如果你給Cython編譯器提供了一個Python程序,它將會按原樣接受它,但是Cython的原生加速器都不會起作用。但是如果你用Cython的特殊語法來修飾Python代碼,那麼Cython就可以用快速的C代替慢的Python對象。

請注意,Cython的方法是漸進的。這意味著開發人員可以從現有的Python應用程序開始,通過對代碼立刻進行更改來加快速度,而不是從頭開始重寫整個應用程序。

這種方法通常與軟體性能問題的性質相吻合。在大多數程序中,絕大多數CPU密集型代碼都集中在一些熱點上,也就是帕累托原則的一個版本,也被稱為「80/20」規則。因此,Python應用程序中的大部分代碼不需要進行性能優化,只需要幾個關鍵部分。你可以逐漸將這些熱點轉換為Cython,從而獲得你最需要的性能提升。程序的其餘部分可以保留在Python中,以方便開發人員。

相關推薦:《Python入門教程》

Cython優勢

除了能夠加速已經編寫的代碼之外,Cython還具有其他幾個優點:

使用外部C庫可以更快

像NumPy這樣的Python軟體包可以在Python界面中打包C庫,使它們易於使用。但是,這些包在Python和C之間來回切換會減慢速度。Cython可以讓你直接與底層庫進行通信,而不需要Python(也支持C ++庫)。

可以同時使用C和Python內存管理

如果你使用Python對象,它們就像在普通的Python中一樣被內存管理和垃圾收集。但是如果你想創建和管理自己的C級結構,並使用malloc/free來處理它們,你可以這樣做,只記得自己清理一下。

可以根據需要選擇安全性或速度

Cython通過decorator 和編譯器指令(例如@boundscheck(False))自動執行對C中彈出的常見問題的運行時檢查,例如對數組的超出邊界訪問。因此,由Cython生成的C代碼默認比手動C代碼安全得多。

如果確信在運行時不需要這些檢查,則可以在整個模塊上或僅在選擇功能上禁用它們以獲得額外的編譯速度。

Cython還允許本地訪問使用「緩沖協議」的Python結構,以直接訪問存儲在內存中的數據(無需中間復制)。Cython的「記憶視圖」可以高速地在這些結構上進行工作,並且具有適合任務的安全級別。

Cython C代碼可以從釋放GIL中受益

Python的全局解釋器鎖(Global Interpreter Lock,GIL)同步解釋器中的線程,保護對Python對象的訪問並管理資源的爭用。但GIL被廣泛批評為Python性能的絆腳石,特別是在多核系統上。

如果有一段代碼不會引用Python對象並執行長時間運行,那麼可以使用nogil:指令將其標記為允許它在沒有GIL的情況下運行。這使得Python中間人可以做其他事情,並允許Cython代碼使用多個內核(附加工作)。

Cython可以使用Python類型的提示語法

Python有一個類型提示語法,主要由linters和代碼檢查器使用,而不是CPython解釋器。 Cython有它自己的代碼裝飾的自定義語法,但是最近修改了Cython,你可以使用Python類型提示語法為Cython提供類型提示。

Cython限制

請記住,Cython不是一個魔術棒。它不會自動將每一個poky Python代碼變成極速的C代碼。為了充分利用Cython,你必須明智地使用它,並理解它的局限性:

常規Python代碼的加速很少

當Cython遇到Python代碼時,它不能完全翻譯成C語言,它將這些代碼轉換成一系列對Python內部的C調用。這相當於將Python的解釋器從執行循環中提取出來,這使得代碼默認加速了15%到20%。請注意,這是最好的情況。在某些情況下,可能看不到性能改善,甚至性能下降。

原生Python數據結構有一點加速

Python提供了大量的數據結構 - 字元串,列表,元組,字典等等。它們對於開發者來說非常方便,而且他們自帶了自動內存管理功能,但是他們比純C慢。

Cython讓你繼續使用所有的Python數據結構,盡管沒有太多的加速。這又是因為Cython只是在Python運行時調用創建和操作這些對象的C API。因此,Python數據結構的行為與Cython優化的Python代碼大致相同:有時會得到一個提升,但只有一點。

Cython代碼運行速度最快時,「純C」

如果你在C中有一個標有cdef關鍵字的函數,那麼它的所有變數和內聯函數調用都是純C的,所以它的運行速度可以和C一樣快。 但是,如果該函數引用任何Python原生代碼(如Python數據結構或對內部Python API的調用),則該調用將成為性能瓶頸。

幸運的是,Cython提供了一種方法來發現這些瓶頸:一個源代碼報告,一目瞭然地顯示您的Cython應用程序的哪些部分是純C以及哪些部分與Python交互。 對應用程序進行了更好的優化,就會減少與Python的交互。

為Cython應用程序生成的源代碼報告。 白色區域純C;黃色區域顯示與Python內部的交互。一個精心優化的Cython程序將盡可能的黃色。 展開的最後一行顯示了解釋其相應Cython代碼的C代碼。

Cython NumPy

Cython改進了基於C的第三方數字運算庫(如NumPy)的使用。由於Cython代碼編譯為C,它可以直接與這些庫進行交互,並將Python的瓶頸帶出循環。

但是NumPy特別適用於Cython。 Cython對NumPy中的特定結構具有本地支持,並提供對NumPy數組的快速訪問。在傳統的Python腳本中使用的熟悉的NumPy語法可以在Cython中使用。

但是,如果要創建Cython和NumPy之間最接近的綁定,則需要使用Cython的自定義語法進一步修飾代碼。例如,cimport語句允許Cython代碼在編譯時在庫中查看C級構造,以實現最快的綁定。

由於NumPy被廣泛使用,Cython支持NumPy「開箱即用」。如果你安裝了NumPy,你可以在你的代碼中聲明cimport numpy,然後添加進一步的裝飾來使用暴露的函數。

Cython分析和性能

可以通過分析代碼並親眼目睹瓶頸在哪裡獲得最佳性能。Cython為Python的cProfile模塊提供鉤子,因此可以使用Python自己的分析工具來查看Cython代碼的執行情況。無需在工具組之間切換;可以繼續所熟悉和喜愛的Python世界中工作。

它有助於記住所有情況下,Cython不是魔術,仍然適用明智的現實世界的表現實踐。在Python和Cython之間來回穿梭越少,你的應用運行得越快。

例如,如果你有一個你想要在Cython中處理的對象的集合,那麼不要在Python中迭代它,並且在每一步調用一個Cython函數。將整個集合傳遞給你的Cython模塊並在那裡迭代。這種技術經常在管理數據的庫中使用,因此這是在自己的代碼中模擬的好模型。

我們使用Python是因為它為程序員提供了便利,並且能夠快速開發。有時程序員的工作效率是以犧牲性能為代價的。使用Cython,只需要一點點額外的努力就可以給你兩全其美的好處。

㈥ cython 需要 c 基礎嗎

還可以使用Cython來實現混編
1 Cython,用Python setup.py install進行安裝
2 一個實例

① 創建helloworld目錄創建helloworld.pyx,內容如下:cdef extern from"stdio.h": extern int printf(const char *format, ) def SayHello(): printf("hello,world\n")
② 編譯,最方便的是利用python的Distutils了,
helloworld目錄下創建Setup.py,內容如下:from distutils.core import setupfrom distutils.extension import Extensionfrom Cython.Build import cythonize setup( name = 'helloworld', ext_moles=cythonize([ Extension("helloworld", ["helloworld.pyx"]), ]),) 編譯:python Setup.py build安裝:python Setup.py install安裝後,會將在build/lib.???目錄下生成的helloworld.pyd拷貝到Lib/site-packages註: 有時我們只是希望測試一下,並不希望安裝,這時可以把build/lib.???目錄下的helloworld.pyd拷貝到當前目錄 或者在importhelloworld前執行腳本:import sys;sys.path.append(pathof helloworld.pyd) ③ 測試:>>>import helloworld >>>helloworld.SayHello() hello,world

㈦ 如何使用cython編譯擴展

先是安裝Cython。由於我只有Windows,所以就只介紹這個平台。
英文的說明可以看《InstallingOnWindows》,共有2步:
一、安裝MinGW。現在SF已不提供完整安裝版了,只能下載在線安裝版。由於Cython也支持C++,所以我也勾選了g++編譯器。
裝好後把MinGW目錄/bin加入PATH環境變數,並保證gcc --version可以正確執行。
接著去Python目錄\Lib\distutils下添加一個distutils.cfg文件,內容如下:
[build]
compiler = mingw32
實際上這最後一步也可不做,但每次編譯都需要加一個-c參數來指定編譯器。
二、安裝Cython。
我是直接下載exe版本的,直接運行即可。Python 2.4可能還要做些額外處理,我沒有這個版本,沒法測試。

接著就可以來測試了,先來寫個hello world。
hw.py:
def hi():
print "Hello World"
setup.py:
from distutils.core import setup
from distutils.extension import Extension
from Cython.Distutils import build_ext

setup(
cmdclass = {'build_ext': build_ext},
ext_moles = [Extension("hw", ["hw.py"])]
)
然後運行這段代碼進行編譯:
setup.py build_ext --inplace
這就生成了很多文件,其中hw.pyd就是生成的C擴展了。
接著測試一下:
>>> from hw import hi
>>> hi()
Hello World
然後來測試下性能:
csigma.py和pysigma.py:
def sigma(n):
a = 0
for i in xrange(n):
a += i
return a
測試腳本:
from timeit import Timer

print Timer('sigma(10000)','from csigma import sigma').timeit(10000)
print Timer('sigma(10000)','from pysigma import sigma').timeit(10000)

㈧ Python 開發中有哪些高級技巧

bobby《Python3高級核心技術97講》(超清視頻)網路網盤

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㈨ python是什麼語言編寫出來的

python是什麼語言編寫出來的?
python是C語言編寫出來的,並且Python提供了豐富的API和工具,所以程序員能夠輕松地使用C語言、C++、Cython來編寫擴充模塊。
Python簡介:
Python是一種計算機程序設計語言。是一種面向對象的動態類型語言,最初被設計用於編寫自動化腳本(shell),隨著版本的不斷更新和語言新功能的添加,越來越多被用於獨立的、大型項目的開發。
Python是一種解釋型腳本語言,可以應用於以下領域:
Web 和 Internet開發
科學計算和統計
人工智慧
教育
桌面界面開發
軟體開發
後端開發
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