Sieb von Eratosthenes in Erlang [geschlossen]
https://stackoverflow.com/questions/146622
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02-07-2019 - |
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Ich bin in den Prozess des Lernens Erlang. Als Übung nahm ich die Sieve von Eratosthenes Algorithmus zum Erzeugen von Primzahlen auf. Hier ist mein Code:
-module(seed2).
-export([get/1]).
get(N) -> WorkList = lists:duplicate(N, empty),
get(2, N, WorkList, []).
get(thats_the_end, _N, _WorkList, ResultList) -> lists:reverse(ResultList);
get(CurrentPrime, N, WorkList, ResultList) -> ModWorkList = markAsPrime(CurrentPrime, N, WorkList),
NextPrime = findNextPrime(CurrentPrime + 1, N, WorkList),
get(NextPrime, N, ModWorkList, [CurrentPrime|ResultList]).
markAsPrime(CurrentPrime, N, WorkList) when CurrentPrime =< N -> WorkListMod = replace(CurrentPrime, WorkList, prime),
markAllMultiples(CurrentPrime, N, 2*CurrentPrime, WorkListMod).
markAllMultiples(_ThePrime, N, TheCurentMark, WorkList) when TheCurentMark > N -> WorkList;
markAllMultiples(ThePrime, N, TheCurrentMark, WorkList) -> WorkListMod = replace(TheCurrentMark, WorkList, marked),
markAllMultiples(ThePrime, N, TheCurrentMark + ThePrime, WorkListMod).
findNextPrime(Iterator, N, _WorkList) when Iterator > N -> thats_the_end;
findNextPrime(Iterator, N, WorkList) -> I = lists:nth(Iterator, WorkList),
if
I =:= empty -> Iterator;
true -> findNextPrime(Iterator + 1, N, WorkList)
end.
replace(N, L, New)-> {L1, [_H|L2]} = lists:split(N - 1, L),
lists:append(L1, [New|L2]).
Dieser Code funktioniert eigentlich :). Das Problem ist, dass ich dieses Gefühl habe, dass es nicht die bestmögliche Umsetzung ist.
Meine Frage ist, was die „erlangish“ Weg, um das „Sieb des Eratosthenes“ der Umsetzung wäre
EDIT: OK, Andreas Lösung ist sehr gut, aber es ist langsam. Irgendwelche Ideen, wie das verbessern?
Lösung
Hier ist eine einfache (aber nicht sehr schnell) Sieb Umsetzung:
-module(primes).
-export([sieve/1]).
-include_lib("eunit/include/eunit.hrl").
sieve([]) ->
[];
sieve([H|T]) ->
List = lists:filter(fun(N) -> N rem H /= 0 end, T),
[H|sieve(List)];
sieve(N) ->
sieve(lists:seq(2,N)).
Andere Tipps
Hier ist mein Sieb Implementierung, die Listenkomprehensionen verwendet und versucht, Schwanz rekursiv zu sein. Ich umkehren die Liste am Ende, so dass die Primzahlen sortiert werden:
primes(Prime, Max, Primes,Integers) when Prime > Max ->
lists:reverse([Prime|Primes]) ++ Integers;
primes(Prime, Max, Primes, Integers) ->
[NewPrime|NewIntegers] = [ X || X <- Integers, X rem Prime =/= 0 ],
primes(NewPrime, Max, [Prime|Primes], NewIntegers).
primes(N) ->
primes(2, round(math:sqrt(N)), [], lists:seq(3,N,2)). % skip odds
dauert ca. 2,8 ms Primzahlen auf meinem 2GHz Mac bis zu 2 mil zu berechnen.
näherte ich das Problem durch die gleichzeitige Verarbeitung.
Meine früheren Post nicht richtig erhalten formatiert. Hier ist ein repost des Codes. Sorry für Spamming ...
-module(test).
%%-export([sum_primes/1]).
-compile(export_all).
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%Sum of all primes below Max. Will use sieve of Eratosthenes
sum_primes(Max) ->
LastCheck = round(math:sqrt(Max)),
All = lists:seq(3, Max, 2), %note are creating odd-only array
%%Primes = sieve(noref,All, LastCheck),
Primes = spawn_sieve(All, LastCheck),
lists:sum(Primes) + 2. %adding back the number 2 to the list
%%sieve of Eratosthenes
sieve(Ref,All, LastCheck) ->
sieve(Ref,[], All, LastCheck).
sieve(noref,Primes, All = [Cur|_], LastCheck) when Cur > LastCheck ->
lists:reverse(Primes, All); %all known primes and all remaining from list (not sieved) are prime
sieve({Pid,Ref},Primes, All=[Cur|_], LastCheck) when Cur > LastCheck ->
Pid ! {Ref,lists:reverse(Primes, All)};
sieve(Ref,Primes, [Cur|All2], LastCheck) ->
%%All3 = lists:filter(fun(X) -> X rem Cur =/= 0 end, All2),
All3 = lists_filter(Cur,All2),
sieve(Ref,[Cur|Primes], All3, LastCheck).
lists_filter(Cur,All2) ->
lists_filter(Cur,All2,[]).
lists_filter(V,[H|T],L) ->
case H rem V of
0 ->
lists_filter(V,T,L);
_ ->
lists_filter(V,T,[H|L])
end;
lists_filter(_,[],L) ->
lists:reverse(L).
%% This is a sloppy implementation ;)
spawn_sieve(All,Last) ->
%% split the job
{L1,L2} = lists:split(round(length(All)/2),All),
Filters = filters(All,Last),
L3 = lists:append(Filters,L2),
Pid = self(),
Ref1=make_ref(),
Ref2=make_ref(),
erlang:spawn(?MODULE,sieve,[{Pid,Ref1},L1,Last]),
erlang:spawn(?MODULE,sieve,[{Pid,Ref2},L3,Last]),
Res1=receive
{Ref1,R1} ->
{1,R1};
{Ref2,R1} ->
{2,R1}
end,
Res2= receive
{Ref1,R2} ->
{1,R2};
{Ref2,R2} ->
{2,R2}
end,
apnd(Filters,Res1,Res2).
filters([H|T],Last) when H
[H|filters(T,Last)];
filters([H|_],_) ->
[H];
filters(_,_) ->
[].
apnd(Filters,{1,N1},{2,N2}) ->
lists:append(N1,subtract(N2,Filters));
apnd(Filters,{2,N2},{1,N1}) ->
lists:append(N1,subtract(N2,Filters)).
subtract([H|L],[H|T]) ->
subtract(L,T);
subtract(L=[A|_],[B|_]) when A > B ->
L;
subtract(L,[_|T]) ->
subtract(L,T);
subtract(L,[]) ->
L.
Ich habe nicht diese im Detail studiert, aber ich habe meine Implementierung unten getestet (die ich für ein Projekt Euler Herausforderung geschrieben), und es ist um Größenordnungen schneller als die beiden oben genannten Implementierungen. Es war quälend langsam, bis ich einige benutzerdefinierte Funktionen eliminiert und stattdessen suchte Listen: Funktionen, die das gleiche tun würde. Es ist gut, die Lektion zu lernen, immer zu sehen, ob es eine Bibliothek Implementierung von etwas ist, was Sie tun müssen - es in der Regel schneller sein werden! Diese berechnet die Summe der Primzahlen bis zu 2 Millionen in 3,6 Sekunden auf einem 2,8 GHz iMac ...
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%Sum of all primes below Max. Will use sieve of Eratosthenes
sum_primes(Max) ->
LastCheck = round(math:sqrt(Max)),
All = lists:seq(3, Max, 2), %note are creating odd-only array
Primes = sieve(All, Max, LastCheck),
%io:format("Primes: ~p~n", [Primes]),
lists:sum(Primes) + 2. %adding back the number 2 to the list
%sieve of Eratosthenes
sieve(All, Max, LastCheck) ->
sieve([], All, Max, LastCheck).
sieve(Primes, All, Max, LastCheck) ->
%swap the first element of All onto Primes
[Cur|All2] = All,
Primes2 = [Cur|Primes],
case Cur > LastCheck of
true ->
lists:append(Primes2, All2); %all known primes and all remaining from list (not sieved) are prime
false ->
All3 = lists:filter(fun(X) -> X rem Cur =/= 0 end, All2),
sieve(Primes2, All3, Max, LastCheck)
end.
ich mag dieses Thema, Primzahlen, die sind, so begann ich BarryE den Code ein wenig zu ändern und ich manged es etwa 70% schneller machen durch meine eigene lists_filter Funktion machen und machte es möglich, meine beiden CPUs zu nutzen. Ich habe es auch leicht zu zwei Version zwischen tauschen. Ein Testlauf zeigt:
61> timer:tc(test,sum_primes,[2000000]).
{2458537,142913970581}
Code:
-module(test).
%%-export([sum_primes/1]).
-compile(export_all).
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%Sum of all primes below Max. Will use sieve of Eratosthenes
sum_primes(Max) ->
LastCheck = round(math:sqrt(Max)),
All = lists:seq(3, Max, 2), %note are creating odd-only array
%%Primes = sieve(noref,All, LastCheck),
Primes = spawn_sieve(All, LastCheck),
lists:sum(Primes) + 2. %adding back the number 2 to the list
%%sieve of Eratosthenes
sieve(Ref,All, LastCheck) ->
sieve(Ref,[], All, LastCheck).
sieve(noref,Primes, All = [Cur|_], LastCheck) when Cur > LastCheck ->
lists:reverse(Primes, All); %all known primes and all remaining from list (not sieved) are prime
sieve({Pid,Ref},Primes, All=[Cur|_], LastCheck) when Cur > LastCheck ->
Pid ! {Ref,lists:reverse(Primes, All)};
sieve(Ref,Primes, [Cur|All2], LastCheck) ->
%%All3 = lists:filter(fun(X) -> X rem Cur =/= 0 end, All2),
All3 = lists_filter(Cur,All2),
sieve(Ref,[Cur|Primes], All3, LastCheck).
lists_filter(Cur,All2) ->
lists_filter(Cur,All2,[]).
lists_filter(V,[H|T],L) ->
case H rem V of
0 ->
lists_filter(V,T,L);
_ ->
lists_filter(V,T,[H|L])
end;
lists_filter(_,[],L) ->
lists:reverse(L).
%% This is a sloppy implementation ;)
spawn_sieve(All,Last) ->
%% split the job
{L1,L2} = lists:split(round(length(All)/2),All),
Filters = filters(All,Last),
%%io:format("F:~p~n",[Filters]),
L3 = lists:append(Filters,L2),
%%io:format("L1:~w~n",[L1]),
%% io:format("L2:~w~n",[L3]),
%%lists_filter(Cur,All2,[]).
Pid = self(),
Ref1=make_ref(),
Ref2=make_ref(),
erlang:spawn(?MODULE,sieve,[{Pid,Ref1},L1,Last]),
erlang:spawn(?MODULE,sieve,[{Pid,Ref2},L3,Last]),
Res1=receive
{Ref1,R1} ->
{1,R1};
{Ref2,R1} ->
{2,R1}
end,
Res2= receive
{Ref1,R2} ->
{1,R2};
{Ref2,R2} ->
{2,R2}
end,
apnd(Filters,Res1,Res2).
filters([H|T],Last) when H
[H|filters(T,Last)];
filters([H|_],_) ->
[H];
filters(_,_) ->
[].
apnd(Filters,{1,N1},{2,N2}) ->
lists:append(N1,subtract(N2,Filters));
apnd(Filters,{2,N2},{1,N1}) ->
lists:append(N1,subtract(N2,Filters)).
subtract([H|L],[H|T]) ->
subtract(L,T);
subtract(L=[A|_],[B|_]) when A > B ->
L;
subtract(L,[_|T]) ->
subtract(L,T);
subtract(L,[]) ->
L.
könnten Sie Ihren Chef zeigen dies: http://www.sics.se/~ joe / apachevsyaws.html . Und einige andere (? Classic) erlang Argumente sind:
-nonstop Betrieb, neuer Code kann im laufenden Betrieb geladen werden.
-einfach zu debuggen, nicht mehr Core-Dumps zu analysieren.
-einfach Multi-Core nutzen / CPUs
-einfach Cluster nutzen vielleicht?
-Wer will mit Zeigern und Sachen zu tun? Ist dies nicht der 21. Jahrhundert? ;)
Einige pifalls: - es könnte einfach und schnell sehen, etwas zu schreiben, aber die Leistung kann saugen. Wenn ich will etwas schnell ich in der Regel am Ende zu schreiben 2-4 verschiedene Versionen desselben machen Funktion. Und oft müssen Sie ein Habicht Auge aproach, um Probleme zu ergreifen, die eine sein könnte wenig anders aus, was man auch verwendet wird.
-
Nachschlagen Dinge in Listen> etwa 1000 Elemente langsam ist, versuchen ets Tabellen.
-
die Zeichenfolge "abc" nimmt viel mehr Platz als 3 Bytes. So versuchen, Binärdateien zu verwenden, (das ist ein Schmerz).
Alles in allem denke ich, das Performance-Problem ist etwas im Auge zu allen Zeiten zu halten, wenn etwas in erlang zu schreiben. Die Erlang Gecken müssen, dass aus arbeiten, und ich denke, sie werden.
Haben Sie hier einen Blick 4 verschiedene Implementierungen zu finden für die Suche nach Primzahlen in Erlang (zwei davon sind „echte“ Sieben) und für die Leistungsmessung Ergebnisse:
http: / /caylespandon.blogspot.com/2009/01/in-euler-problem-10-we-are-asked-to.html
Einfach genug, implementiert genau den Algorithmus und verwendet keine Bibliotheksfunktionen (nur Pattern-Matching und Listenverständnis). Nicht sehr stark, in der Tat. Ich habe nur versucht, es so einfach wie möglich zu machen.
-module(primes).
-export([primes/1, primes/2]).
primes(X) -> sieve(range(2, X)).
primes(X, Y) -> remove(primes(X), primes(Y)).
range(X, X) -> [X];
range(X, Y) -> [X | range(X + 1, Y)].
sieve([X]) -> [X];
sieve([H | T]) -> [H | sieve(remove([H * X || X <-[H | T]], T))].
remove(_, []) -> [];
remove([H | X], [H | Y]) -> remove(X, Y);
remove(X, [H | Y]) -> [H | remove(X, Y)].
Hier ist mein Sieb des Eratosthenes Implementierung C & C bitte:
-module(sieve).
-export([find/2,mark/2,primes/1]).
primes(N) -> [2|lists:reverse(primes(lists:seq(2,N),2,[]))].
primes(_,0,[_|T]) -> T;
primes(L,P,Primes) -> NewList = mark(L,P),
NewP = find(NewList,P),
primes(NewList,NewP,[NewP|Primes]).
find([],_) -> 0;
find([H|_],P) when H > P -> H;
find([_|T],P) -> find(T,P).
mark(L,P) -> lists:reverse(mark(L,P,2,[])).
mark([],_,_,NewList) -> NewList;
mark([_|T],P,Counter,NewList) when Counter rem P =:= 0 -> mark(T,P,Counter+1,[P|NewList]);
mark([H|T],P,Counter,NewList) -> mark(T,P,Counter+1,[H|NewList]).
Hier ist meine Probe
S = lists:seq(2,100),
lists:foldl(fun(A,X) -> X--[A] end,S,[Y||X<-S,Y<-S,X<math:sqrt(Y)+1,Y rem X==0]).
: -)
mein schnellster Code so weit (schneller als Andrea) ist mit Array mit:
-module(seed4).
-export([get/1]).
get(N) -> WorkList = array:new([{size, N}, {default, empty}]),
get(2, N, WorkList, []).
get(thats_the_end, _N, _WorkList, ResultList) -> lists:reverse(ResultList);
get(CurrentPrime, N, WorkList, ResultList) -> ModWorkList = markAsPrime(CurrentPrime, N, WorkList),
NextPrime = findNextPrime(CurrentPrime + 1, N, WorkList),
get(NextPrime, N, ModWorkList, [CurrentPrime|ResultList]).
markAsPrime(CurrentPrime, N, WorkList) when CurrentPrime =< N -> WorkListMod = replace(CurrentPrime, WorkList, prime),
markAllMultiples(CurrentPrime, N, 2*CurrentPrime, WorkListMod).
markAllMultiples(_ThePrime, N, TheCurentMark, WorkList) when TheCurentMark > N -> WorkList;
markAllMultiples(ThePrime, N, TheCurrentMark, WorkList) -> WorkListMod = replace(TheCurrentMark, WorkList, marked),
markAllMultiples(ThePrime, N, TheCurrentMark + ThePrime, WorkListMod).
findNextPrime(Iterator, N, _WorkList) when Iterator > N -> thats_the_end;
findNextPrime(Iterator, N, WorkList) -> I = array:get(Iterator - 1, WorkList),
if
I =:= empty -> Iterator;
true -> findNextPrime(Iterator + 1, N, WorkList)
end.
replace(N, L, New) -> array:set(N - 1, New, L).
