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是否可以优化此功能?

optimization function math java

InsertNickHere · 技术社区 · 14 年前

在分析了很多之后,我发现这个方法占用了大部分的计算时间。我真的看不到优化的方法,因为它是一个可怕的函数。(是……) 也许有人能给我一些好主意?

public static double perceivedLoudness(double L_G, double L_ETQ, double a0) {
  double t1 = 1d + 1 / 4d * Math.pow(10d, 0.1d * (L_G - a0 - L_ETQ));
  double t2 = Math.pow(t1, 0.25);
  return 0.064d * Math.pow(10, 0.025 * L_ETQ) * (t2 - 1);
 }

以下是改进版:

public static double perceivedLoudness(double L_G, double L_ETQ, double a0) {
  double x = L_G - a0 - L_ETQ;
  double t1 = 0.25 * Math.exp(0.230259 * x) + 1;
  double t2 = Math.sqrt(Math.sqrt(t1));
  return ltqFactors[(int)L_ETQ]  * (t2 - 1);
 }

对ltqfactor的查找是这样进行的。LTQ值与给定的LTQ函数相差20点,这一近似值应该足够。

for( int i = 0; i < etqValues.length; ++i) {
  ltqFactors[(int)etqValues[i]] = 0.064d * Math.exp(etqValues[i] * 0.05756462732485114210d);
  }

编辑:在更多的测试运行和更多的文件之后,我达到了~100%的速度:

旧电话:6.2%,70万次通话
新电话:3.2%8000000次。

到目前为止谢谢你!

伊迪丝2:我不知道该接受哪个答案。:( 随着其他一些改进(主要是查找表),9000个声音文件的处理时间从4:30分钟下降到3:28分钟。

我会保持这个问题的开放性,看看是否有其他想法,然后接受一个答案。

编辑:我现在有点沮丧。我使用JFace Treeviewer让用户浏览结果,它需要比计算本身更多的时间来更新。:

9 回复 | 直到 11 年前

BenMorel Manish Pradhan 11 年前

你的函数似乎是解析函数,我建议用插值法完全替换它。这样,您就可以将昂贵的呼叫减少到 Math.Pow 一些算术运算。

在这种情况下,最好是有理函数近似。你的函数可能在复平面上有极点,这通常会破坏多项式插值。

请注意,您有两个变量: L_G - a0 - L_ETQ 和 L_ETQ . 插值只能在一个变量中执行。

我要讲的是有理函数近似 t2 作为 L_G-A0-L_ETQ . 看看实现技术的数字配方。

另外,对于最后一部分,更换

Math.pow(10, 0.025 * L_ETQ);

通过

Math.exp(L_ETQ * 0.05756462732485114210d)

(这是 exp(L_ETQ * 0.025 * log(10)) )

所以你可以用一些算术运算和一个指数运算。

编辑: See a graph of t2 as a function of L_G - a0 - L_ETQ .

编辑: 替换

double t1 = 1d + 1 / 4d * Math.pow(10d, 0.1d * (L_G - a0 - L_ETQ)); 
double t2 = Math.pow(t1, 0.25);

通过

double x = L_G - a0 - L_ETQ;
double t1 = 0.25 * Math.exp(0.230259 * x) + 1;
double t2 = Math.sqrt(Math.sqrt(t1));

你应该得到更多的百分比。在这一点上,有理近似法可能过于工程化:您有两个exp和两个sqrt。

Thorbjørn Ravn Andersen 14 年前

数学不会立即看起来像是可以重新排序以避免任何重复计算,因此采用的方法取决于如何使用此函数以及您需要的结果有多精确。

最好的方法是避免重新计算同一组输入值的值。您的代码可以为相同的输入值保存计算结果吗?如果没有,您可以有一个值缓存,但是要注意double可以有很多值,您可能希望将double折叠到一个已知的间隔(例如从0到1折叠到0到99的整数)。

Landei 14 年前

我猜

double t2 = Math.sqrt(Math.sqrt(t1));

比快

double t2 = Math.pow(t1, 0.25);

aepryus 14 年前

看一眼你提到的那篇论文,似乎l_etq和a0只是声音频率(树皮)的函数。

所以,至少你可以想出一张表,列出给定频率下各种计算的结果。例如,缓存以下结果:

.064 * Math.pow(10, 0.025 * L_ETQ)

按频率。[也可以缓存(a0+l_etq)*.1]

还有,可能是轻微的影响,如果有的话,但我会将1/4转换为0.25。

Fredrick Pennachi 14 年前

为程序可以处理的输入范围预先生成一个查找表。

再快不过了!:)

Dave Bish 14 年前

根据输入参数缓存输出可能有助于:

http://en.wikipedia.org/wiki/Memoization

monksy 14 年前

这还没有被提及,所以我会的。

您可能需要考虑从浮点数学移动到整数。操作要快一点。由于浮点数是如何添加和存储的,图形倾向于使用整数数学而不是浮点。你将不得不转换为和来自,但我相信你会得到相当大的性能提升。整数数学唯一的问题是你必须定义你愿意接受的精度。

onof 14 年前

尝试缓存一些值(我猜l_g和l_etq不是那个变量,对吗?)
尝试在依赖架构的代码中实现并使用JNI。

Community CDub 8 年前

我愿意 take some stackshots against it 以消除猜测。这样我就可以确定时间不会花在其他地方,比如读取数据并将其转换为浮点,或者打开/关闭文件。当我确定这个程序花费了大部分时间时,我很确定它将花费几乎所有的时间来调用数学函数,以及将l_etq转换为整数。也许可以记忆这些数学函数。然后,正如亚历山德拉所说,你也许可以用插值来完成这一切。

问题是,你可能有不止一件事情要优化。如果这大约需要180秒,如果50%的时间,比如说,这个程序在堆栈上,那么如果你将它的时间缩短一半,你将时间缩短45秒到135秒。但是,现在这个例程只在堆栈上运行45/135秒或1/3。这意味着其他一些东西也在使用其他的2/3或90秒,我敢打赌其中也有一些东西可以优化。如果你能把它们减少到45秒,那么总数就减少到90秒,而数学程序所占的百分比又回到了50%,所以也许你能从中挤出更多。就是这样。每次你减少一部分,其他部分的百分比就会增加,所以你可以一次又一次地追求它们,直到你真的尽可能地压缩它。