如何提高 clojure 中对两个数组进行操作的函数的性能

Question

我有一组少量的函数。两个函数执行数学叠加运算（在 http://docs.gimp 上定义.org/en/gimp-concepts-layer-modes.html，但有点下降——只需以不同的方式搜索“overlay”即可找到数学）。现在，这个操作是 Gimp 非常快地完成的，不到一秒钟，但我似乎无法优化我的代码以获得类似远程相似时间的东西。

（我的应用程序是一个 GUI 应用程序，可帮助我查看和比较大量文件的各种叠加组合。Gimp 层界面实际上使得仅选择两个图像进行叠加，然后选择不同的两个图像等变得相当困难。

）代码是：

(set! *warn-on-reflection* true )

(defn to-8-bit [v]
  (short (* (/ v 65536) 256)))

(defn overlay-sample [base-p over-p]
  (to-8-bit 
    (* (/ base-p 65536) 
       (+ base-p
          (* (/ (* 2 over-p) 65536)
             (- 65536 base-p))))))

(defn overlay-map [^shorts base ^shorts over]
  (let [ovl (time (doall (map overlay-sample ^shorts base ^shorts over)))]
    (time (into-array Short/TYPE ovl))))

(defn overlay-array [base over]
  (let [ovl (time (amap base
                        i
                        r
                        (int (overlay-sample (aget r i)
                                             (aget over i)))))]
    ovl))

overlay-map和overlay-array以不同的方式执行相同的操作。我也写过这个操作的其他版本。然而，overlay-map 是迄今为止我拥有的最快的。

在这两个函数中，base 和 over 都是 16 位整数数组。每个样本的实际大小为 1,276,800 个样本（800 x 532 图像，每个像素 3 个样本）。最终结果应该是相同的单个数组，但缩小到 8 位。

我的（时间）操作结果非常一致。 overlay-map 在大约 16 或 17 秒内运行实际的数学运算，然后再花 5 秒将结果序列复制回整数数组。

override-array 大约需要 111 秒。

我已经阅读了大量有关使用数组、类型提示等的内容，但我的 Java-Array-Only 操作速度慢得惊人！ amap、aget 等都应该很快，但我读过代码，没有任何看起来像是速度优化的东西，而且我的结果是一致的。我什至尝试过其他计算机并看到了大致相同的差异。

现在，对于这个数据集来说，16-17 秒实际上相当痛苦，但我一直在缓存结果，以便我可以轻松地来回切换。如果我将数据集的大小增加到全尺寸图像 (4770x3177) 之类的大小，则相同的操作将花费非常长的时间。而且，我还想做其他的手术。

那么，关于如何加快速度有什么建议吗？我在这里缺少什么？

更新：我刚刚公开了与此代码相关的整个项目，因此您可以在 https://bitbucket.org/savannidgerinel/hdr-darkroom/src/62a42fcf6a4b/scripts/speed_test.clj。请随意下载它并在您自己的设备上尝试它，但显然在运行之前更改图像文件路径。

Answer 1

由于您的函数纯粹是数学函数，因此您可能需要查看 memoize

(def fast-overlay (memoize overlay-sample))

(time (fast-overlay 1000 2000))
"Elapsed time: 1.279 msecs"
(time (fast-overlay 1000 2000))
"Elapsed time: 0.056 msecs"

这里发生的情况是参数被缓存为键，返回值是值。如果已经计算了值，则返回该值而不是执行的函数。