10 亿次嵌套循环性能对比,Python 表现最差

职场   2025-01-09 11:28   福建  
下图展示了多种编程语言执行 10 亿1 Billion)次嵌套循环的性能对比。

从上图可以看出 C 和 Rust 并列第一,耗时 0.50 秒,性能最好,Python 表现最差,耗时 74.42 秒。

看看以下视频,Python 走的跟蜗牛一样:

性能上,编译型语言(如 C、Rust 和 Java)由于强大的编译器优化,明显优于解释型语言(如 Python 和 Ruby)。

斐波那契数的计算表现最好的依然是 C 和 Rust,运行时间分别为 0.40 秒 和 0.41 秒。

Python 与 R 语言垫底,运行时间分别为 29.00 秒 和 68.96 秒。

所以,如果我们项目需要处理大量计算,C、Rust 和 Java 等语言是更好的选择。

Python、PHP 和 Ruby 适合开发效率优先的场景,但在计算密集型任务中表现相对较弱。

以上测试是在一台 M3 MacBook Pro(16GB RAM) 上通过 /usr/bin/time 命令获取的时间。

每种语言都接收输入值 40。

  • Clang 版本:Apple clang version 16.0.0 (clang-1600.0.26.4)

  • R 版本:Rscript (R) version 4.4.2 (2024-10-31)

  • Kotlin 版本:kotlinc-jvm 2.0.21 (JRE 23.0.1)

  • Java 版本:javac 23.0.1

  • Rust 版本:cargo 1.82.0

  • Node.js 版本:v22.11.0

  • Python 版本:3.9.6

  • Ruby 版本:3.3.5

  • PHP 版本:8.3.13

  • Dart 版本:3.5.4

  • Bun 版本:1.1.34

  • Deno 版本:2.0.6

  • Go 版本:1.21.2

  • PyPy 版本:7.3.17


更多语言及更新版本的执行时间

从下图可以看出,Zig、Rust 和 C 语言在执行 10 亿1 Billion)次嵌套循环表现最佳,均在0.5秒左右。

Python 使用 3.13 版本的时间显著提升至 31.589

R 语言所需时间最长,达到了 72.643 。

以上测试是在一台 M3 MacBook Pro(16GB RAM) 上通过 hyperfine 获取的执行时间。

每个程序的输入值均为40。

  • Swift 版本:swift-driver 版本:1.115,Apple Swift 版本 6.0.2(swiftlang-6.0.2.1.2 clang-1600.0.26.4)

  • Clang 版本:Apple clang 版本 16.0.0(clang-1600.0.26.4)

  • Fortran 版本:GNU Fortran(Homebrew GCC 14.2.0_1)14.2.0

  • R 版本:Rscript(R)版本 4.4.2(2024-10-31)

  • Kotlin 版本:kotlinc-jvm 2.0.21(JRE 23.0.1)

  • MiniRuby(ruby yjit)版本:ruby 3.4.0dev

  • LuaJIT 版本:LuaJIT 2.1.1731601260

  • Common Lisp(SBCL)版本:2.4.11

  • Odin 版本:dev-2024-11:e6475fec4

  • Free Pascal 版本:3.2.2

  • Java 版本:javac 23.0.1

  • Rust 版本:cargo 1.82.0

  • Scala CLI 版本:1.5.4

  • Dotnet 版本:9.0.100

  • Clang++ 版本:16.0.0

  • Crystal 版本:1.14.0

  • Elixir 版本:1.17.3

  • Node 版本:v22.11.0

  • Python 版本:3.13

  • Ruby 版本:3.3.5

  • PHP 版本:8.3.13

  • Dart 版本:3.5.4

  • Bun 版本:1.1.34

  • Deno 版本:2.0.6

  • PyPy 版本:7.3.17

  • Zig 版本:0.13.0

  • Inko 版本:0.17.1

  • Go 版本:1.21.2

  • Nim 版本:2.2.0

  • Scala 版本:3.5.2


源码测试

测试源代码:https://github.com/bddicken/languages

在线地址 1:https://benjdd.com/languages/

在线地址 2https://benjdd.com/languages2/

我们可以克隆这个项目到本机测试:

git clone https://github.com/bddicken/languages

进入目标基准测试目录:

cd loops

运行以下脚本编译:

../compile.sh

然后执行以下脚本:

../run.sh

你应该会看到类似如下的输出:

$ ../run.sh
Benchmarking ZigBenchmark 1: ./zig/code 40 Time (mean ± σ): 513.9 ms ± 2.9 ms [User: 504.5 ms, System: 2.6 ms] Range (min … max): 510.6 ms … 516.2 ms 3 runs

Benchmarking CBenchmark 1: ./c/code 40 Time (mean ± σ): 514.0 ms ± 1.1 ms [User: 505.6 ms, System: 2.8 ms] Range (min … max): 513.2 ms … 515.2 ms 3 runs

Benchmarking RustBenchmark 1: ./rust/target/release/code 40 Time (mean ± σ): 514.1 ms ± 2.0 ms [User: 504.6 ms, System: 3.1 ms] Range (min … max): 512.4 ms … 516.3 ms 3 runs
...

执行完成后,使用以下命令清理:

../clean.sh

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