Python中哪个更快：x**.5还是math.sqrt(x)?

Question

我一直在想这个问题。正如标题所说，实际的函数和简单地开平方，哪个更快呢？

更新

这不是关于过早优化的问题。这只是一个关于底层代码实际如何工作的疑问。Python代码的工作原理是什么？

我给Guido van Rossum发了一封邮件，因为我真的想知道这些方法之间的区别。

我的邮件：

在Python中，至少有三种方法可以计算平方根：math.sqrt、'**'运算符和pow(x,.5)。我只是好奇这些方法的实现有什么不同。在效率方面，哪个更好呢？

他的回复：

pow和'**'是等价的；math.sqrt不适用于复数，并且与C语言的sqrt()函数有关。至于哪个更快，我就不知道了……

Answer 1

在这些微基准测试中，math.sqrt 会比较慢，因为它需要花一点时间去查找数学库里的 sqrt 函数。你可以通过以下方法稍微提高它的速度：

 from math import sqrt

即便如此，通过 timeit 运行几个不同的测试，结果显示 x**.5 的性能还是稍微好一些，大约快了 4-5%。

有趣的是，使用以下方法：

 import math
 sqrt = math.sqrt

速度提升得更明显，差距缩小到只有 1% 左右，而且统计上几乎没有显著性。

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我会重复 Kibbee 的观点，这可能算是一种过早的优化。

Answer 2

• 优化的第一条规则：别去做
• 第二条规则：别去做，还不行

这里有一些时间测试（Python 2.5.2，Windows）：

$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
1000000 loops, best of 3: 0.445 usec per loop

$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.574 usec per loop

$ python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.727 usec per loop

这个测试显示，x**.5 比 sqrt(x) 稍微快一点。

但在 Python 3.0 中，结果正好相反：

$ \Python30\python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
1000000 loops, best of 3: 0.803 usec per loop

$ \Python30\python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.695 usec per loop

$ \Python30\python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.761 usec per loop

在另一台机器上（Ubuntu，Python 2.6 和 3.1），math.sqrt(x) 总是比 x**.5 快：

$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
10000000 loops, best of 3: 0.173 usec per loop
$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.115 usec per loop
$ python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.158 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
10000000 loops, best of 3: 0.194 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.123 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.157 usec per loop

Answer 3

math.sqrt(x) 的速度明显比 x**0.5 快。

import math
N = 1000000

%%timeit
for i in range(N):
    z=i**.5

进行了10次循环，最好的结果是每次循环156毫秒

%%timeit
for i in range(N):
    z=math.sqrt(i)

进行了10次循环，最好的结果是每次循环91.1毫秒

使用的是Python 3.6.9（笔记本）。