Estou oferecendo alguns resultados de benchmarking comparando as abordagens mais proeminentes apresentadas até agora, nomeadamente @bobince's findnth()
(baseado em str.split()
) vs. @tgamblin's ou @Mark Byers ' find_nth()
(baseado em str.find()
). Também vou comparar com uma extensão C ( _find_nth.so
) para ver o quão rápido podemos ir. Aqui está find_nth.py
:
def findnth(haystack, needle, n):
parts= haystack.split(needle, n+1)
if len(parts)<=n+1:
return -1
return len(haystack)-len(parts[-1])-len(needle)
def find_nth(s, x, n=0, overlap=False):
l = 1 if overlap else len(x)
i = -l
for c in xrange(n + 1):
i = s.find(x, i + l)
if i < 0:
break
return i
Claro, o desempenho é mais importante se a string for grande, então suponha que queremos encontrar a 1000001ª nova linha ('\ n') em um arquivo de 1,3 GB chamado 'bigfile'. Para economizar memória, gostaríamos de trabalhar em uma mmap.mmap
representação de objeto do arquivo:
In [1]: import _find_nth, find_nth, mmap
In [2]: f = open('bigfile', 'r')
In [3]: mm = mmap.mmap(f.fileno(), 0, access=mmap.ACCESS_READ)
Já existe o primeiro problema com findnth()
, uma vez que os mmap.mmap
objetos não suportam split()
. Portanto, temos que copiar todo o arquivo para a memória:
In [4]: %time s = mm[:]
CPU times: user 813 ms, sys: 3.25 s, total: 4.06 s
Wall time: 17.7 s
Ai! Felizmente, s
ainda cabe nos 4 GB de memória do meu Macbook Air, então vamos avaliar findnth()
:
In [5]: %timeit find_nth.findnth(s, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 29.9 s per loop
Claramente um desempenho terrível. Vamos ver como a abordagem baseada em str.find()
:
In [6]: %timeit find_nth.find_nth(s, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 774 ms per loop
Muito melhor! Claramente, findnth()
o problema de é que ele é forçado a copiar a string durante split()
, que já é a segunda vez que copiamos 1,3 GB de dados depois s = mm[:]
. Aí vem a segunda vantagem de find_nth()
: Podemos usá-lo mm
diretamente, de forma que nenhuma cópia do arquivo seja necessária:
In [7]: %timeit find_nth.find_nth(mm, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 1.21 s per loop
Parece haver uma pequena penalidade de desempenho operando em mm
vs. s
, mas isso ilustra que find_nth()
pode nos dar uma resposta em 1,2 s em comparação com findnth
o total de 47 s.
Não encontrei nenhum caso em que a str.find()
abordagem baseada fosse significativamente pior do que a str.split()
abordagem baseada, então, neste ponto, eu diria que a resposta de @tgamblin ou @Mark Byers deve ser aceita em vez da de @bobince.
Em meus testes, a versão find_nth()
acima foi a solução Python puro mais rápida que eu poderia criar (muito semelhante à versão de @Mark Byers). Vamos ver o quanto podemos fazer melhor com um módulo de extensão C. Aqui está _find_nthmodule.c
:
#include <Python.h>
#include <string.h>
off_t _find_nth(const char *buf, size_t l, char c, int n) {
off_t i;
for (i = 0; i < l; ++i) {
if (buf[i] == c && n-- == 0) {
return i;
}
}
return -1;
}
off_t _find_nth2(const char *buf, size_t l, char c, int n) {
const char *b = buf - 1;
do {
b = memchr(b + 1, c, l);
if (!b) return -1;
} while (n--);
return b - buf;
}
/* mmap_object is private in mmapmodule.c - replicate beginning here */
typedef struct {
PyObject_HEAD
char *data;
size_t size;
} mmap_object;
typedef struct {
const char *s;
size_t l;
char c;
int n;
} params;
int parse_args(PyObject *args, params *P) {
PyObject *obj;
const char *x;
if (!PyArg_ParseTuple(args, "Osi", &obj, &x, &P->n)) {
return 1;
}
PyTypeObject *type = Py_TYPE(obj);
if (type == &PyString_Type) {
P->s = PyString_AS_STRING(obj);
P->l = PyString_GET_SIZE(obj);
} else if (!strcmp(type->tp_name, "mmap.mmap")) {
mmap_object *m_obj = (mmap_object*) obj;
P->s = m_obj->data;
P->l = m_obj->size;
} else {
PyErr_SetString(PyExc_TypeError, "Cannot obtain char * from argument 0");
return 1;
}
P->c = x[0];
return 0;
}
static PyObject* py_find_nth(PyObject *self, PyObject *args) {
params P;
if (!parse_args(args, &P)) {
return Py_BuildValue("i", _find_nth(P.s, P.l, P.c, P.n));
} else {
return NULL;
}
}
static PyObject* py_find_nth2(PyObject *self, PyObject *args) {
params P;
if (!parse_args(args, &P)) {
return Py_BuildValue("i", _find_nth2(P.s, P.l, P.c, P.n));
} else {
return NULL;
}
}
static PyMethodDef methods[] = {
{"find_nth", py_find_nth, METH_VARARGS, ""},
{"find_nth2", py_find_nth2, METH_VARARGS, ""},
{0}
};
PyMODINIT_FUNC init_find_nth(void) {
Py_InitModule("_find_nth", methods);
}
Aqui está o setup.py
arquivo:
from distutils.core import setup, Extension
module = Extension('_find_nth', sources=['_find_nthmodule.c'])
setup(ext_modules=[module])
Instale normalmente com python setup.py install
. O código C tem uma vantagem aqui, pois se limita a encontrar caracteres únicos, mas vamos ver o quão rápido isso é:
In [8]: %timeit _find_nth.find_nth(mm, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 218 ms per loop
In [9]: %timeit _find_nth.find_nth(s, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 216 ms per loop
In [10]: %timeit _find_nth.find_nth2(mm, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 307 ms per loop
In [11]: %timeit _find_nth.find_nth2(s, '\n', 1000000)
1 loops, best of 3: 304 ms per loop
Claramente um pouco mais rápido ainda. Curiosamente, não há diferença no nível C entre os casos in-memory e mmapped. Também é interessante ver que _find_nth2()
, que é baseado no string.h
's memchr()
função de biblioteca, perde-se contra a implementação direta em _find_nth()
: Os 'otimizações' adicionais memchr()
estão aparentemente frustrada ...
Concluindo, a implementação em findnth()
(com base em str.split()
) é realmente uma má ideia, uma vez que (a) ela tem um desempenho péssimo para strings maiores devido à cópia necessária e (b) não funciona em mmap.mmap
objetos. A implementação em find_nth()
(com base em str.find()
) deve ser preferida em todas as circunstâncias (e, portanto, ser a resposta aceita para essa pergunta).
Ainda há bastante espaço para melhorias, já que a extensão C rodou quase um fator de 4 mais rápido do que o código Python puro, indicando que pode haver um caso para uma função de biblioteca Python dedicada.