Pertanyaan Cara membuat Blok kode python ini singkat dan efisien


Saya benar-benar pemula dalam pemrograman dan python. Saya sedang memecahkan masalah. Saya menemukan solusinya tetapi sepertinya terlalu lambat.

    if n % 2 == 0 and n % 3 == 0 and\
       n % 4 == 0 and n % 5 == 0 and\
       n % 6 == 0 and n % 7 == 0 and\
       n % 8 == 0 and n % 9 == 0 and\
       n % 10 == 0 and n % 11 == 0 and\
       n % 12 == 0 and n % 13 == 0 and\
       n % 14 == 0 and n % 15 == 0 and\
       n % 16 == 0 and n % 17 == 0 and\
       n % 18 == 0 and n % 19 == 0 and\
       n % 20 == 0:

Ini adalah potongan kode untuk memeriksa apakah n dibagi oleh semua angka dari 2 hingga 20 atau tidak.

Bagaimana saya bisa membuatnya singkat dan efisien.


31
2017-08-03 11:56


asal


Jawaban:


Ada cara cerdas untuk melakukan ini. Jika n dibagi oleh setiap bilangan bulat dalam kisaran (1, 21) lalu harus menjadi kelipatan dari kelipatan persekutuan terkecil dari bilangan bulat itu.

Anda dapat menghitung LCM dari sekumpulan angka secara progresif, menggunakan GCD (pembagi umum terbesar). Anda dapat mengimpor fungsi gcd dari fractions modul, atau menerapkannya langsung di kode Anda.

def gcd(a, b):
    ''' Greatest Common Divisor '''
    while b:
        a, b = b, a % b
    return a

def lcm(a, b):
    ''' Least Common Multiple '''
    return a * b // gcd(a, b)

# Compute the LCM of range(1, 21)
n = 2
for i in range(3, 21):
    n = lcm(n, i)

lcm20 = n
print('LCM =', lcm20)
#test 
for i in range(1, 21):
    print(i, lcm20 % i)

keluaran

LCM = 232792560
1 0
2 0
3 0
4 0
5 0
6 0
7 0
8 0
9 0
10 0
11 0
12 0
13 0
14 0
15 0
16 0
17 0
18 0
19 0
20 0

Sekarang, untuk menguji apakah ada angka n habis dibagi dengan semua angka adalah kisaran (1, 21) yang bisa Anda lakukan

n % lcm20 == 0

atau hard-kode konstan ke skrip Anda:

# 232792560 is the LCM of 1..20
n % 232792560 == 0

Seperti yang ditunjukkan oleh Anton Sherwood komentarnya kita dapat mempercepat proses pencarian LCM yang dibutuhkan dengan hanya mengambil LCM dari setengah bagian atas jangkauan. Ini berfungsi karena setiap angka di bagian bawah rentang adalah pembagi angka di paruh atas rentang.

Kita dapat meningkatkan kecepatan lebih jauh dengan menghubungkan perhitungan GCD dan LCM, daripada memanggil fungsi untuk melakukan operasi tersebut. Panggilan fungsi Python terasa lebih lambat daripada panggilan fungsi C karena biaya tambahan yang terlibat.

Yakk menyebutkan pendekatan alternatif untuk menemukan LCM yang diperlukan: menghitung produk dari kekuatan utama dalam jangkauan. Ini cukup cepat jika kisarannya cukup besar (sekitar 40 atau lebih), tetapi untuk jumlah kecil, loop LCM sederhana lebih cepat.

Di bawah ini ada beberapa timeit kode yang membandingkan kecepatan berbagai pendekatan ini. Script ini berjalan pada Python 2 dan 3, saya sudah mengujinya pada Python 2.6 dan Python 3.6. Ini menggunakan fungsi daftar utama oleh Robert William Hanks untuk menerapkan saran Yakk. Saya telah memodifikasi kode Robert sedikit untuk membuatnya kompatibel dengan Python 3. Saya kira mungkin ada cara yang lebih efisien untuk menemukan kekuatan utama; jika demikian, saya ingin melihatnya. :)

Saya sebutkan sebelumnya bahwa ada fungsi GCD di fractions modul. Saya melakukan beberapa tes waktu dengan itu, tetapi terasa lebih lambat daripada kode saya. Agaknya itu karena itu tidak memeriksa kesalahan pada argumen.

#!/usr/bin/env python3

''' Least Common Multiple of the numbers in range(1, m)

    Speed tests

    Written by PM 2Ring 2016.08.04
'''


from __future__ import print_function
from timeit import Timer
#from fractions import gcd

def gcd(a, b):
    ''' Greatest Common Divisor '''
    while b:
        a, b = b, a % b
    return a

def lcm(a, b):
    ''' Least Common Multiple '''
    return a * b // gcd(a, b)

def primes(n):
    ''' Returns a list of primes < n '''
    # By Robert William Hanks, from https://stackoverflow.com/a/3035188/4014959
    sieve = [True] * (n//2)
    for i in range(3, int(n ** 0.5) + 1, 2):
        if sieve[i//2]:
            sieve[i*i//2::i] = [False] * ((n - i*i - 1) // (2*i) + 1)
    return [2] + [2*i + 1 for i in range(1, n//2) if sieve[i]]

def lcm_range_PM(m):
    ''' The LCM of range(1, m) '''
    n = 1
    for i in range(2, m):
        n = lcm(n, i)
    return n

def lcm_range_AS(m):
    ''' The LCM of range(1, m) '''
    n = m // 2
    for i in range(n + 1, m):
        n = lcm(n, i)
    return n

def lcm_range_fast(m):
    ''' The LCM of range(1, m) '''
    n = m // 2
    for i in range(n + 1, m):
        a, b = n, i
        while b:
            a, b = b, a % b
        n = n * i // a
    return n

def lcm_range_primes(m):
    n = 1
    for p in primes(m):
        a = p
        while a < m:
            a *= p
        n *= a // p
    return n

funcs = (
    lcm_range_PM,
    lcm_range_AS,
    lcm_range_fast,
    lcm_range_primes
)

def verify(hi):
    ''' Verify that all the functions give the same result '''
    for i in range(2, hi + 1):
        a = [func(i) for func in funcs]
        a0 = a[0]
        assert all(u == a0 for u in a[1:]), (i, a)
    print('ok')

def time_test(loops, reps):
    ''' Print timing stats for all the functions '''
    timings = []
    for func in funcs:
        fname = func.__name__
        setup = 'from __main__ import num, ' + fname
        cmd = fname + '(num)'
        t = Timer(cmd, setup)
        result = t.repeat(reps, loops)
        result.sort()
        timings.append((result, fname))

    timings.sort()
    for result, fname in timings:
        print('{0:16} {1}'.format(fname, result))

verify(500)

reps = 3
loops = 8192
num = 2
for _ in range(10): 
    print('\nnum = {0}, loops = {1}'.format(num, loops))
    time_test(loops, reps)
    num *= 2
    loops //= 2

print('\n' + '- ' * 40)

funcs = (
    lcm_range_fast,
    lcm_range_primes
)

loops = 1000
for num in range(30, 60):
    print('\nnum = {0}, loops = {1}'.format(num, loops))
    time_test(loops, reps)

keluaran

ok

num = 2, loops = 8192
lcm_range_PM     [0.013914467999711633, 0.01393848999941838, 0.023966414999449626]
lcm_range_fast   [0.01656803699916054, 0.016577592001340236, 0.016578077998929075]
lcm_range_AS     [0.01738608899904648, 0.017602848000024096, 0.01770572900022671]
lcm_range_primes [0.0979132459997345, 0.09863009199943917, 0.10133290699923236]

num = 4, loops = 4096
lcm_range_fast   [0.01580070299860381, 0.01581421999981103, 0.016406731001552544]
lcm_range_AS     [0.020135083001150633, 0.021132826999746612, 0.021589830999801052]
lcm_range_PM     [0.02821666900126729, 0.029041511999821523, 0.036708851001094445]
lcm_range_primes [0.06287289499960025, 0.06381634699937422, 0.06406087200048205]

num = 8, loops = 2048
lcm_range_fast   [0.015360695999333984, 0.02138442599971313, 0.02630166100061615]
lcm_range_AS     [0.02104746699842508, 0.021742354998423252, 0.022648989999652258]
lcm_range_PM     [0.03499621999981173, 0.03546843599906424, 0.042924503999529406]
lcm_range_primes [0.03741390599861916, 0.03865244000007806, 0.03959638999913295]

num = 16, loops = 1024
lcm_range_fast   [0.015973221999956877, 0.01600381199932599, 0.01603960700049356]
lcm_range_AS     [0.023003745000096387, 0.023848425998949097, 0.024875303000953863]
lcm_range_primes [0.028887982000014745, 0.029422679001072538, 0.029940758000520873]
lcm_range_PM     [0.03780223299872887, 0.03925949299991771, 0.04462484900068375]

num = 32, loops = 512
lcm_range_fast   [0.018606906000059098, 0.02557359899947187, 0.03725786200084258]
lcm_range_primes [0.021675119000065024, 0.022790905999499955, 0.03934840099827852]
lcm_range_AS     [0.025330593998660333, 0.02545427500081132, 0.026093265998497372]
lcm_range_PM     [0.044320442000753246, 0.044836185001258855, 0.05193238799984101]

num = 64, loops = 256
lcm_range_primes [0.01650579099987226, 0.02443148000020301, 0.033489004999864846]
lcm_range_fast   [0.018367127000601613, 0.019002625000211992, 0.01955779200034158]
lcm_range_AS     [0.026258470001266687, 0.04113643799973943, 0.0436801750001905]
lcm_range_PM     [0.04854909000096086, 0.054864030998942326, 0.0797669980001956]

num = 128, loops = 128
lcm_range_primes [0.013294352000229992, 0.013383581999732996, 0.024317635999977938]
lcm_range_fast   [0.02098568399924261, 0.02108044199849246, 0.03272008299973095]
lcm_range_AS     [0.028861763999884715, 0.0399744570004259, 0.04660961700028565]
lcm_range_PM     [0.05302166500041494, 0.059346372001527925, 0.07757829000001948]

num = 256, loops = 64
lcm_range_primes [0.010487794999789912, 0.010514846000660327, 0.01055656300013652]
lcm_range_fast   [0.02619308099929185, 0.02637610199963092, 0.03755473099954543]
lcm_range_AS     [0.03422451699952944, 0.03513622399987071, 0.05206341099983547]
lcm_range_PM     [0.06851765200008231, 0.073690847000762, 0.07841700100107118]

num = 512, loops = 32
lcm_range_primes [0.009275872000216623, 0.009292663999076467, 0.009309271999882185]
lcm_range_fast   [0.03759837500001595, 0.03774761099884927, 0.0383951439998782]
lcm_range_AS     [0.04527828100071929, 0.046646228000099654, 0.0569303670017689]
lcm_range_PM     [0.11064135100059502, 0.12738902800083451, 0.13843623499997193]

num = 1024, loops = 16
lcm_range_primes [0.009248070000467123, 0.00931658900117327, 0.010279963000357384]
lcm_range_fast   [0.05642254200029129, 0.05663530499987246, 0.05796714499956579]
lcm_range_AS     [0.06509247900066839, 0.0652738099997805, 0.0658949799999391]
lcm_range_PM     [0.11376448099872505, 0.11652833600055601, 0.12083648199950403]

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 

num = 30, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.03275446999941778, 0.033530079999763984, 0.04002811799909978]
lcm_range_primes [0.04062690899991139, 0.040886697999667376, 0.04130547800014028]

num = 31, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.03423191600086284, 0.039976395999474335, 0.04078094900069118]
lcm_range_primes [0.04053011599899037, 0.04140578700025799, 0.04566663300101936]

num = 32, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.036124262000157614, 0.036700047998238006, 0.04392546200142533]
lcm_range_primes [0.042666604998885305, 0.04393434200028423, 0.05142524700022477]

num = 33, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.03875456000059785, 0.03997290300139866, 0.044469664000644116]
lcm_range_primes [0.04280027899949346, 0.0437891679994209, 0.04381238600035431]

num = 34, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.038203157999305404, 0.03937257799952931, 0.04531203700025799]
lcm_range_primes [0.043273317998682614, 0.043349457999283914, 0.04420187600044301]

num = 35, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04228670399970724, 0.04346491300020716, 0.047442203998798504]
lcm_range_primes [0.04332462999991549, 0.0433610400014004, 0.04525857199951133]

num = 36, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04175829099949624, 0.04217126499861479, 0.046840714998324984]
lcm_range_primes [0.04339772299863398, 0.04360795700085873, 0.04453475599984813]

num = 37, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04231068799890636, 0.04373836499871686, 0.05010528200000408]
lcm_range_primes [0.04371378700125206, 0.04463105400100176, 0.04481986299833807]

num = 38, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.042841554000915494, 0.043649038998410106, 0.04868016199907288]
lcm_range_primes [0.04571479200058093, 0.04654245399979118, 0.04671720700025617]

num = 39, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04469198100014182, 0.04786454099848925, 0.05639159299971652]
lcm_range_primes [0.04572433999965142, 0.04583652600013011, 0.046649005000290344]

num = 40, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.044788433999201516, 0.046223339000789565, 0.05302252199908253]
lcm_range_primes [0.045482261000870494, 0.04680115900009696, 0.046941823999077315]

num = 41, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04650144500010356, 0.04783133000091766, 0.05405569400136301]
lcm_range_primes [0.04678159699869866, 0.046870936999766855, 0.04726529199979268]

num = 42, loops = 1000
lcm_range_fast   [0.04772527699969942, 0.04824955299955036, 0.05483534199993301]
lcm_range_primes [0.0478546140002436, 0.048954233001495595, 0.04905354400034412]

num = 43, loops = 1000
lcm_range_primes [0.047872637000182294, 0.048093739000250935, 0.048502418998396024]
lcm_range_fast   [0.04906317900167778, 0.05292572700091114, 0.09274570399975346]

num = 44, loops = 1000
lcm_range_primes [0.049750300000596326, 0.050272532000235515, 0.05087747600009607]
lcm_range_fast   [0.050906279000628274, 0.05109869400075695, 0.05820328499976313]

num = 45, loops = 1000
lcm_range_primes [0.050158660000306554, 0.050309066000409075, 0.054478109999763547]
lcm_range_fast   [0.05236714599959669, 0.0539534259987704, 0.058996140000090236]

num = 46, loops = 1000
lcm_range_primes [0.049894845999006066, 0.0512076260001777, 0.051318084999365965]
lcm_range_fast   [0.05081920200063905, 0.051397655999608105, 0.05722950699964713]

num = 47, loops = 1000
lcm_range_primes [0.04971165599999949, 0.05024208400027419, 0.051092388999677496]
lcm_range_fast   [0.05388393700013694, 0.05502788499870803, 0.05994341699988581]

num = 48, loops = 1000
lcm_range_primes [0.0517014939996443, 0.05279760400117084, 0.052917389999493025]
lcm_range_fast   [0.05402479099939228, 0.055251746000067214, 0.06128628700025729]

num = 49, loops = 1000
lcm_range_primes [0.05412415899991174, 0.05474224499994307, 0.05610057699959725]
lcm_range_fast   [0.05757830900074623, 0.0590323519991216, 0.06310263200066402]

num = 50, loops = 1000
lcm_range_primes [0.054892387001018506, 0.05504404100065585, 0.05610281799999939]
lcm_range_fast   [0.0588886920013465, 0.0594741389995761, 0.06682244199873821]

num = 51, loops = 1000
lcm_range_primes [0.05582956999933231, 0.055921465000210446, 0.06004790299994056]
lcm_range_fast   [0.060586288000195054, 0.061715600999377784, 0.06733965300009004]

num = 52, loops = 1000
lcm_range_primes [0.0557458109997242, 0.05669860099988, 0.056761407999147195]
lcm_range_fast   [0.060323355999571504, 0.06177857100010442, 0.06778404599936039]

num = 53, loops = 1000
lcm_range_primes [0.05501838899908762, 0.05541463699955784, 0.0561610999993718]
lcm_range_fast   [0.06281833000139159, 0.06334177999997337, 0.06843207200108736]

num = 54, loops = 1000
lcm_range_primes [0.057314272000439814, 0.059501444000488846, 0.060004871998899034]
lcm_range_fast   [0.06634221600143064, 0.06662889200015343, 0.07153233899953193]

num = 55, loops = 1000
lcm_range_primes [0.05790564500057371, 0.05824322199987364, 0.05863306900027965]
lcm_range_fast   [0.06693624800027465, 0.06784769100158883, 0.07562533499913116]

num = 56, loops = 1000
lcm_range_primes [0.057219010001063, 0.05858367799919506, 0.06246676000046136]
lcm_range_fast   [0.06854197999928147, 0.06999059400004626, 0.07505119899906276]

num = 57, loops = 1000
lcm_range_primes [0.05746709300001385, 0.0587476679993415, 0.0606189070003893]
lcm_range_fast   [0.07094627400147147, 0.07241532700027165, 0.07868066799892404]

num = 58, loops = 1000
lcm_range_primes [0.0576490580006066, 0.058481812999161775, 0.05857339500107628]
lcm_range_fast   [0.07127979200049595, 0.07549924399972952, 0.07849203499972646]

num = 59, loops = 1000
lcm_range_primes [0.057503377998727956, 0.058632499998566345, 0.060360438999850885]
lcm_range_fast   [0.07332589399993594, 0.07625177999943844, 0.08087236799838138]

Informasi waktu ini dihasilkan menggunakan Python 3.6 yang berjalan pada turunan Debian Linux, pada mesin 2GHz Pentium IV kuno.


56
2017-08-03 12:17



Ada trade-off antara pendek dan efisien.

Itu Pendek caranya adalah if all(n % i == 0 for i in range(2, 21)):

Itu Efisien caranya adalah memperhatikan hal-hal seperti itu n % 20 == 0 juga berarti itu n % f == 0 dimana f adalah faktor 20. Misalnya, Anda dapat menjatuhkan n % 2 == 0. Jadi Anda akan berakhir dengan perbandingan yang lebih sedikit yang akan berjalan lebih cepat. Dalam melakukan ini, Anda akan melihat pola dan Anda akan melihat bahwa seluruh pernyataan mengurangi ke if n % 232792560 == 0! Tapi itu sekarang sudah tertanam 20 di dalamnya sehingga akan sulit untuk membongkar jika Anda membutuhkan batas atas yang berbeda.

Jadi Anda melihat bahwa efisien caranya tidak begitu mudah dibaca dan dipelihara. Jadi pilih yang paling sesuai dengan kebutuhan Anda.


79
2017-08-03 12:02



if all(n % i == 0 for i in range(2, 21)):

all menerima iterable dan pengembalian True jika semua elemennya dievaluasi True, False jika tidak. Itu n % i == 0 for i in range(2, 21) Bagian mengembalikan iterable dengan 19 True atau False nilai-nilai, tergantung apakah n dapat dibagi oleh yang sesuai i nilai.


48
2017-08-03 11:57



Dibangun semua  akan membantu.

Return True jika semua elemen dari iterable benar (atau jika iterable kosong).

if all(n % i == 0 for i in xrange(2, 21))

6
2017-08-03 11:58



Untuk variasi, cara Anda bisa menggunakan loop untuk ini

test = True
for modulus in range(2, 21):
    if n % modulus != 0:
        test = False
        break
if test:
    # Do stuff

Jika Anda merasa nyaman dengan for-else, Anda dapat meningkatkan keringkasan dengan

for modulus in range(2, 21):
    if n % modulus != 0:
        break
else:
    # Do stuff

meskipun pola itu mungkin cukup tidak biasa sehingga Anda tidak ingin menggunakannya.

Pilihan lain adalah menulis fungsi pembantu

def is_divisible_by_integers_up_to(n, bound):
    for modulus in range(2, bound + 1):
        if n % modulus != 0:
            return False
    return True

if is_divisible_by_integers_up_to(n, 20):
    # Do stuff

Namun, contoh khusus ini cukup sederhana untuk dilakukan all dengan ekspresi generator seperti yang dijelaskan dalam jawaban lainnya adalah cara terbaik untuk pergi.


4
2017-08-03 18:26



Itu hanya trik matematika, gunakan sesuatu seperti n % "LCM(1,2,...,20) == 0 yang bisa dikodekan sebagai:

if n % 232792560 == 0:
    #do whatever you want

4
2017-08-03 12:18



Anda membutuhkan kondisi yang mengevaluasi True ketika semua divisi memberikan nol sisa. Kedua solusi sejauh ini diusulkan tidak muncul untuk melakukan itu. Saya menduga kondisi yang Anda butuhkan adalah

if not any(n % i for i in range(2, 21)):

3
2017-08-03 12:05



Banyak contoh kode di atas lebih pendek, tetapi (mungkin) tidak cukup efisien:

n%2 == 0 =>
    n%4 6 8... ==0
n%3 == 0 =>
    n%3 6 9... ==0

Kita hanya dapat menggunakan bilangan prima untuk memeriksa dalam kisaran:

if all(n % i == 0 for i in [2,3,5,7,11,13,17,19])

Selanjutnya, jika n membagi semua dari 2 hingga 20, itu membagi LCM dari 2 hingga 20.


3
2017-08-04 05:38



Mirip dengan jawaban sebelumnya:

import operator
x = 232792560
if reduce(operator.__and__, [x % n == 0 for n in xrange(2, 21, 2)]):
    print("ok")

2
2017-08-03 20:46