[PYTHON] Une histoire qui pourrait améliorer les performances simplement en changeant le type de numpy

introduction

J'ai eu l'occasion de travailler sur l'amélioration de l'efficacité de calcul de numpy. En cela, j'ai appris l'importance de dtype.

En tant que mémorandum personnel, bien sûr, j'espère qu'il sera utile à quelqu'un. Ce que j'ai écrit, c'est cet article.

[Une addition] numpy est un numpy.array créé en appliquant la méthode .values à la version dataframe de pandas read_csv.

Performance avant et après

Quand je l'écris,

1. Effectuer plusieurs calculs matriciels de taille (10 000 400) @ (4 550 000)
2. Prenez l'ensemble de produits

J'ai dû faire le processus, mais juste en changeant le type de numpy J'ai pu l'améliorer comme suit. (Comme c'était terrible au début ...)

• La mémoire provient de la valeur de «Memory» dans le moniteur d'activité Mac. (C'était un niveau où le noyau jupyter tombait, mais maintenant je peux survivre avec une marge)

Ci-dessous, j'écrirai le type de modifications que j'ai apportées.

Ce que tu as fait

À propos de l'accélération

** Définissez dtype de numpy.array sur float32 ou float64 **

Il semble que le calcul matriciel de numpy utilise quelque chose appelé BLAS. Donc, il semble que ce type fera du bon travail s'il s'agit du type de données ci-dessus. (Voir l'article en haut du lien de référence)

Dans mon cas, c'était int au début, mais avec .astype (np.float32) Le temps de traitement a été réduit de 70 minutes à 10 minutes simplement en changeant le type en float32. !!

[Une addition] Après avoir dormi une nuit et relu, j'ai pensé que l'explication de la situation était insuffisante, je vais donc la compléter un peu.

A l'origine un encodage à chaud avec pd.get_dummies puis avec .values J'ai sorti numpy.ndarray et l'ai calculé.

Avec cette méthode, le type de données est uint8, mais il est changé en float32. J'ai pu atteindre une vitesse élevée en la changeant.

Le code ressemble à ceci.

pd.get_dummies([Série Pandas]).astype(np.float32).values

À propos de la sauvegarde de la mémoire

** Si possible, définissez la valeur de la matrice sur la valeur booléenne **

Le processus flottant mentionné ci-dessus a rendu le processus explosif, mais la mémoire a été consommée. Je faisais de la résistance en supprimant fréquemment des objets inutiles, mais cela ne s’est pas beaucoup amélioré.

Cependant, en retenant le résultat du calcul en booléen, j'ai pu économiser beaucoup de mémoire. (Il semble que la mémoire réservée à l'avance soit différente entre le type bool et int, type float)

[Supplément] En python, la relation suivante est valable entre «1/0 et True / False».

Ainsi, une matrice qui peut être représentée par 1/0 (par exemple, une matrice de codage à chaud) est Il peut également être exprimé sous forme de valeur booléenne.

Et la technique de correspondance

Comme mentionné ci-dessus, nous avons pu grandement améliorer l'efficacité en combinant simplement les deux points. En fin de compte, le déroulement du processus était comme ça.

1. Effectuer un calcul matriciel avec le type float32 ・ ʻArrayA = matrice float32 @ matrice float32`
2. Convertissez le résultat obtenu en type booléen ・ Faites simplement ʻarrayA = (arrayA> = 1) `
3. Prenez l'ensemble de produits ・result = arrayA | arrayB | arrayCComme

Impressions

Le flotteur semble être utilisable dans divers cas, mais le booléen est-il limité? Je ne pense pas que cela puisse être appliqué à moins que le résultat ne puisse être représenté par 0/1.

Autre

• J'ai aussi vu un article selon lequel ce serait super rapide si vous l'écrivez en spécifiant le type numpy dans Cpython. Cependant, je ne l'ai pas vraiment essayé cette fois. Si j'en ai l'occasion, j'aimerais l'essayer.
• Intel MKL semble avoir de meilleures performances, mais l'environnement d'exécution est Intel CPU Pas toujours, donc je l'ai exécuté dans OpenBLAS.

Lien de référence

• https://stackoverflow.com/questions/19839539/how-to-get-faster-code-than-numpy-dot-for-matrix-multiplication
• https://www.benjaminjohnston.com.au/matmul
• https://stackoverflow.com/questions/18743397/python-numpy-np-int32-slower-than-np-float64
• https://insilico-notebook.com/python-blas-performance/