Скорость запуска нескольких черепах на Python - PullRequest
0 голосов
/ 04 мая 2018

Я пытаюсь построить модель ядерного реактора на python (не очень уместно, просто ради обучения и веселья). Я слежу за этим модель .

Пока что я построил основной основной каркас. Топливо, нейтроны и, по существу, основные вещи, такие как доска и бордюры. Как вы, возможно, знаете, когда нейтрон попадает в соответствующий элемент, он способен разбить этот элемент на два и произвести один (или несколько) больше нейтронов. Я применил ту же концепцию в своем коде, когда нейтрон попадает в топливную частицу, генерируется другой нейтрон. Однако проблема, с которой я сталкиваюсь сейчас, заключается в том, что, когда я получаю определенное количество нейтронов на экране, симуляция начинает замедляться до тех пор, пока ее становится невыносимо наблюдать.

Я просматривал свой код, пытаясь сделать его более эффективным, но я не мог найти что-то конкретное или особенное, что могло бы вызвать это.

Мой код:

import turtle
from random import randint


class Reactor:

    def __init__(self, spendfuel, board, startNeut, iterr, percent_fuel):

        self.fuel = []
        self.fuel_t = self.newParticle('red','square',0,0)

        self.spendfuel = spendfuel

        turtle.setup(board[0]+200,board[1]+200), turtle.title("Reactor Top Down Reaction Model")

        self.fuel,self.neutrons = self.setup(percent_fuel,board[0]//2,board[1]//2,1)

        for i in range(iterr):
            self.react(board[0]//2, board[1]//2)
            if (len(self.neutrons) == 0):
                return
            turtle.update()


    def setup(self, percent_fuel, x_length, y_length, neutronsNum):
        turtle.bgcolor("black"), turtle.tracer(0,0)

        for row in range(-x_length,x_length,4):
            for column in range(y_length,-y_length,-4):
                if (percent_fuel > randint(0,100)):
                    self.fuel_t.goto(row,column)
                    s_id = self.fuel_t.stamp()
                    s_pos = self.fuel_t.pos()
                    self.fuel.append([s_id,s_pos])

        self.fuel_t.color('sienna')
        self.neutrons = [ self.newParticle('yellow','circle',randint(-x_length,x_length),randint(-y_length,y_length)) for neutron in range(neutronsNum)]
        turtle.update()

        return self.fuel,self.neutrons

    def react(self, x_length, y_length):
        self.power = 0
        for index,neutron in enumerate(self.neutrons):

            x_pos = int(neutron.xcor())
            y_pos = int(neutron.ycor())
            inside_border = False

            if ((-x_length <= x_pos) and (x_pos <= x_length) and (-y_length <= y_pos) and (y_pos <= y_length)):
                inside_border = True

                neutron.fd(2)

                start = 0
                if (x_pos <= 0 and y_pos >= 0): #Start the search for a nearby uranim from the current neutron's quad.
                    start = 0
                elif (x_pos < 0 and y_pos < 0):
                    start = len(self.fuel) // 4
                elif (x_pos > 0 and y_pos > 0):
                    start = len(self.fuel) // 2
                else:
                    start = int(len(self.fuel) // 1.3333)

                for i in range(start,len(self.fuel)-1):
                    if (neutron.distance(self.fuel[i][1]) <= 1):
                        self.fission(neutron,i,self.neutrons)
                        break

            if not(inside_border):
                self.neutrons.remove(neutron)
                neutron.ht()


    def fission(self, neutron, index, neutrons):
        neutron.rt(randint(0,360))
        if (self.spendfuel):
            self.fuel_t.goto(self.fuel[index][1])
            self.fuel_t.stamp()
            self.fuel.pop(index)

        neutrons.append(self.newParticle('yellow','circle',neutron.xcor(),neutron.ycor()))
        neutrons[-1].rt(randint(0,360))

    def newParticle(self, color, shape, row, column):
        t = turtle.Pen() #New turltle type object
        t.pu(), t.speed(10), t.ht(), t.color(color), t.shape(shape), t.shapesize(0.125,0.125,0.125)
        t.goto(row,column), t.st()
        return t





if __name__ == "__main__":

    g = Reactor(False, [400,400], 1, 300, 10)

Буду признателен за любую помощь, чтобы разобраться в этом и заставить мою модель работать быстрее. Также важно сказать, что нейтроны, в отличие от частиц топлива, которые являются turtle.stamp(), являются объектами черепахи. Нейтроны представлены цветом - желтый, а частицы топлива представлены цветом - красный--

1 Ответ

0 голосов
/ 05 мая 2018

Этот вызов является одним из ваших узких мест (возможно, 2/3 вашего времени):

if (neutron.distance(self.fuel[i][1]) <= 1):

это происходит сотни тысяч раз (возможно, миллионы с правильными параметрами), и в основе его лежит дорогая арифметика:

(self[0]**2 + self[1]**2)**0.5

когда он вызывает abs() в результате вычитания Vec2D. (Это даже проверяет, является ли self.fuel[i][1] Vec2D, когда вы знаете, что это так.) Поскольку наша цель - <= 1, нам, возможно, не понадобится возведение в степень и квадратные корни, мы могли бы уйти с менее дорогой аппроксимацией, такой как:

distance = self.fuel[i][1] - neutron.position()  # returns a Vec2D

if abs(distance[0]) + abs(distance[1]) <= 1:

Уменьшение этого узкого места до 1/3 вашего времени. (Т.е. проверять ограничивающий квадрат, а не проверять ограничивающий круг.)

это все еще относительно медленно, и я бы хотел, чтобы это было быстрее

Мы будем использовать традиционный подход к этой проблеме, компенсируя пространство для скорости, превращая self.fuel в разреженную матрицу вместо списка. Таким образом, мы полностью исключаем поиск и просто проверяем, находится ли текущая позиция на топливном стержне:

from turtle import Turtle, Screen
from random import randint

BORDER = 100
MAGNIFICATION = 4
CURSOR_SIZE = 20

class Reactor:

    def __init__(self, spendfuel, board, startNeut, iterations, percent_fuel):

        width, height = board

        screen = Screen()
        screen.setup(width + BORDER * 2, height + BORDER * 2)
        screen.setworldcoordinates(-BORDER // MAGNIFICATION, -BORDER // MAGNIFICATION, (width + BORDER) // MAGNIFICATION, (height + BORDER) // MAGNIFICATION)
        screen.title("Reactor Top Down Reaction Model")
        screen.bgcolor("black")
        screen.tracer(0)

        scaled_width, scaled_height = width // MAGNIFICATION, height // MAGNIFICATION

        self.fuel = [[None for x in range(scaled_width)] for y in range(scaled_height)]
        self.fuel_t = self.newParticle('red', 'square', (0, 0))
        self.spendfuel = spendfuel

        self.neutrons = []

        self.setup(percent_fuel, scaled_width, scaled_height, startNeut)

        screen.update()

        for _ in range(iterations):
            self.react(scaled_width, scaled_height)
            if not self.neutrons:
                break
            screen.update()

        screen.exitonclick()

    def setup(self, percent_fuel, x_length, y_length, neutronsNum):

        for row in range(x_length):
            for column in range(y_length):
                if percent_fuel > randint(0, 100):
                    self.fuel_t.goto(row, column)
                    self.fuel[row][column] = self.fuel_t.stamp()

        self.fuel_t.color('sienna')  # spent fuel color

        for _ in range(neutronsNum):
            neutron = self.newParticle('yellow', 'circle', (randint(0, x_length), randint(0, y_length)))
            neutron.setheading(neutron.towards((0, 0)))
            self.neutrons.append(neutron)

    def react(self, x_length, y_length):

        neutrons = self.neutrons[:]

        for neutron in neutrons:
            x_pos, y_pos = neutron.position()

            if 0 <= x_pos < x_length and 0 <= y_pos < y_length:

                x_int, y_int = int(x_pos), int(y_pos)

                if self.fuel[x_int][y_int]:
                    self.fission(neutron, x_int, y_int)

                neutron.forward(1)
            else:
                self.neutrons.remove(neutron)
                neutron.hideturtle()

    def fission(self, neutron, x, y):

        if self.spendfuel:
            self.fuel_t.clearstamp(self.fuel[x][y])
            self.fuel_t.goto(x, y)
            self.fuel_t.stamp()
            self.fuel[x][y] = None

        neutron.right(randint(0, 360))
        new_neutron = neutron.clone()
        new_neutron.right(randint(0, 360))
        self.neutrons.append(new_neutron)

    @staticmethod
    def newParticle(color, shape, position):

        particle = Turtle(shape, visible=False)
        particle.shapesize(MAGNIFICATION / CURSOR_SIZE, outline=0)
        particle.speed('fastest')
        particle.color(color)

        particle.penup()
        particle.goto(position)
        particle.showturtle()

        return particle

if __name__ == "__main__":

    g = Reactor(True, [400, 400], 1, 400, 5)

Я сделал ряд других модификаций вашего кода для скорости и стиля. Я также формализовал ваше увеличение, которое было несколько случайным в вашем исходном коде.

...