Python timeit模块原理及使用方法

Python 中的 timeit 模块可以用来测试一段代码的执行耗时,如一个变量赋值语句的执行时间,一个函数的运行时间等。

timeit 模块是 Python 标准库中的模块,无需安装,直接导入就可以使用。导入时直接 import timeit ,可以使用 timeit() 函数和 repeat() 函数,还有 Timer 类。使用 from timeit import ... 时,只能导入 Timer 类(有全局变量 __all__ 限制)。

timeit 模块的源码总共只有 300 多行,主要就是实现上面的两个函数和一个类,可以自己看一下。

接下来就开始使用 timeit 模块来测试代码执行时间,我使用 timeit 模块来对比 Python 列表从头部添加数据和从尾部添加数据的执行时间(测试什么根据需求来定)。

一、使用 timeit() 函数测试运行时间

1. 准备测试函数

先写两个函数,一个函数是从列表头部添加数据,另一个函数是从列表尾部添加数据。

#
coding = utf - 8
def insert_time_test():
  insert_list = list()
for i in range(10):
  insert_list.insert(0, i)
def append_time_test():
  append_list = list()
for i in range(10):
  append_list.append(i)
if __name__ == '__main__':
  import timeit
# coding = utf - 8
def insert_time_test():
  insert_list = list()
for i in range(10):
  insert_list.insert(0, i)
def append_time_test():
  append_list = list()
for i in range(10):
  append_list.append(i)
if __name__ == '__main__':
  import timeit

2. timeit(stmt="pass", setup="pass", timer=default_timer, number=default_number) 函数介绍

timeit() 函数有四个参数,每个参数都是关键字参数,都有默认值。

stmt:传入需要测试时间的代码,可以直接传入代码表达式或单个变量,也可以传入函数。传入函数时要在函数名后面加上小括号,让函数执行,如 stmt = ‘func()' 。

setup:传入 stmt 的运行环境,如 stmt 中使用到的参数、变量,要导入的模块等,如 setup = ‘from __main__ import func' (__main__表示当前的文件)。可以写一行语句,也可以写多行语句,写多行语句时用分号隔开。

stmt 参数和 setup 参数默认值都是 pass,如果不传值,那么就失去了测试的意义,所以这两个参数是必要的。

timer: timer 参数是当前操作系统的基本时间单位,默认会根据当前运行环境的操作系统自动获取(源码中已经定义),保持默认即可。

number:要测试的代码的运行次数,默认1000000(一百万)次,对于耗时的代码,运行太多次会花很多时间,可以自己修改运行次数。

3. 测试函数的运行时间

现在使用 timeit() 来测试上面两个函数的运行时间。

insert_time_timeit = timeit.timeit(stmt='insert_time_test()',
setup='from __main__ import insert_time_test')
print('insert_time_timeit: ', insert_time_timeit)
append_time_timeit = timeit.timeit(stmt='append_time_test()',
setup='from __main__ import append_time_test')
print('append_time_timeit: ', append_time_timeit)

运行结果:

('insert_time_timeit: ', 2.9112871)
('append_time_timeit: ', 1.8884124999999998)

可以看到,在列表头部添加数据的时间比在列表尾部添加数据的时间长。

4. 测试代码(表达式)的运行时间

继续使用 timeit() 测试上面代码的运行时间,只是这次是直接将代码传入到参数中,而不是传入函数。

insert_time_timeit = timeit.timeit(stmt='list(insert_list.insert(0, i) for i in init_list)',
setup='insert_list=list();init_list=range(10)',
number=100000)
print('insert_time_timeit: ', insert_time_timeit)
append_time_timeit = timeit.timeit(stmt='list(append_list.append(i) for i in init_list)',
setup='append_list=list();init_list=range(10)',
number=100000)
print('append_time_timeit: ', append_time_timeit)

由于时间很长,代码中特意将 number 从一百万次改成了十万次。运行结果如下:

('insert_time_timeit: ', 330.46189400000003)
('append_time_timeit: ', 0.21436310000001413)

相对来说,对于相同的操作,使用函数的运行时间远小于直接传入代码表达式的时间,头部插入数据的尤其明显。

二、使用 repeat() 函数测试运行时间

1. repeat(stmt="pass", setup="pass", timer=default_timer, repeat=default_repeat, number=default_number) 函数介绍

repeat() 函数有五个参数,每个参数都是关键字参数,都有默认值。相比 timeit() 函数而言,timeit() 函数有的参数 repeat() 函数都有,此外,repeat() 函数多了一个 repeat 参数。

Python timeit模块原理及使用方法

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