Java：性能 SQRT 计算

Question

我有这样的代码：

package math;

import java.io.IOException;
import java.util.Scanner;

public class Main
{
    public static void main(String[] args) throws IOException
    {
        System.out.println("Hi, I will beat Java's Math.sqrt(double) method");
        System.out.println("Both ways of calculation will be done");
        System.out.println("I will time how long they took to calculate");
        System.out.println("Random doubles will be generated");
        System.out.println();
        System.out.println("Please give the number of sqrt-calculation will be done");
        int calcs = new Scanner(System.in).nextInt();
        boolean output = true;
        if (calcs > 10000)
        {
            System.out.println("You're asking much calculations");
            System.out.println("Disabling output is recommend");
            System.out.println("Disable output? (y/n)");
            char a = (char) System.in.read();
            if (a == 'y')
            {
                output = false;
            }
        }
        System.out.println("Press enter to start");
        System.in.read();
        test(calcs, output);
        System.out.println();
        System.out.println("I was much faster I think");
        System.out.println("Now you can check my precision");
        System.out.println("Please give a complex double");
        double x = Double.parseDouble(new Scanner(System.in).next());
        System.out.println();
        System.out.println("Math.sqrt(" + x + ")           = " + Math.sqrt(x));
        System.out.println("SqrtCalculator.sqrt(" + x + ") = " + sqrt(x));
        System.out.println("------------------------");
        System.out.println("Now please make your conclusion");
        System.out.println("Thanks for trying");
    }

    public static void test(int calculations, boolean output)
    {
        double factor = Math.random() / 2;
        // Math
        long mathStart = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= calculations; i++)
        {
            double x = i * factor;
            double result = Math.sqrt(x);
            if (output)
            {
                System.out.println("Math.sqrt(" + x + ") =  " + result);
            }
        }
        long mathStop = System.currentTimeMillis();
        long mathTime = mathStop - mathStart;
        // My Method
        long myStart = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 1; i <= calculations; i++)
        {
            double x = i * factor;
            double result = sqrt(x);
            if (output)
            {
                System.out.println("SqrtCalculater.sqrt(" + x + ") =  " + result);
            }
        }
        long myStop = System.currentTimeMillis();
        long myTime = myStop - myStart;
        System.out.println();
        if (output)
            System.out.println("---------------------------");
        System.out.println("Here are the results:");
        System.out.println("Math and SqrtCalculator did each " + calculations + " of the same sqrt-calculations");
        System.out.println();
        System.out.println("Math: " + mathTime + " milliseconds");
        System.out.println("I:    " + myTime + " milliseconds");
    }

    public final static double sqrt(double x)
    {
        double previous = 1;
        double now = 0;
        for (;;)
        {
            now = (x / previous + previous) / 2;
            if (previous == now)
            {
                return now;
            }
            previous = now;
        }
    }
}

这个 sqrt 方法称为“heroon”。
如果我运行我的程序并要求 80000 次计算并禁用输出，Math.sqrt() 比我的方法快得多。如果我要求 80000 次计算并启用输出，我的方法会快得多。

有人可以解释一下吗？

谢谢

抱歉英语不好。

Answer 1

我无法重现你的结果。使用 Eclipse Galileo 和 JDK 1.6.0 尝试过几次。

对于 80000，禁用输出，我得到类似：

Math: 15 milliseconds
I:    32 milliseconds

小时间，最好使用 System.nanoTime() 或更多交互。

对于 80000，启用输出：

Math: 3609 milliseconds
I:    4906 milliseconds

所以问题可能是处理输出的方式（滚动、缓冲……）

Answer 2

Math.sqrt 方法遵循 StrictMath.sqrt，它是在硬件或本机代码中完成的。 （查看 JDK 的源代码 - 您会发现它是本机方法。）这肯定比您编写的任何内容都要快。它甚至可能使用与您编码相同的算法。这是众所周知的。您的方法只是计算平方根的牛顿法。 自巴比伦以来就已为人所知；牛顿只是用微积分重新推导了它。二次收敛性良好。

无论您做了什么，您都不太可能发现任何新的或值得注意的东西。听起来好像与 IO 有关的事情人为地使结果产生偏差。

Answer 3

您可能会用输出时间压倒实际计算时间，并遇到缓冲的侥幸。分析器会向您显示实际消耗时间的内容。

Answer 4

感谢您尝试改进现有的实现；即使你失败了，你也可以在这个过程中学到很多关于算法的知识。当然，您必须使用这种微基准测试您的替代方案。不幸的是，有很多陷阱。特别是，不要将不相关的代码（例如测试和输出）与您的计算混合在一起； 请在测试早期预热 JVM。这篇有关基准测试的文章中有更多内容。另外，在比较浮点值时，请考虑这些比较浮点数的指南< /a>.