Java: cálculos de desempenho SQRT de desempenho

Question

Eu tenho este código:

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;
        }
    }
}

Este método SQRT é chamado "Heroon".
Se eu executar meu programa e pedir 80000 cálculos e desativar a saída, Math.Sqrt () é muito mais rápido que o meu método. Se eu pedir 80000 Calcs e ativar a saída, meu método será muito mais rápido.

Alguém pode explicar isso?

Obrigado

Desculpe pelo inglês ruim.

Answer 1

Não pude reproduzir seus resultados. Tentei algumas vezes usando o Eclipse Galileo e o JDK 1.6.0.

Para 80000, saída desativada, eu tenho algo como:

Math: 15 milliseconds
I:    32 milliseconds

pequenos tempos, seria melhor usar System.nanoTime() ou mais interações.

Para 80000, a saída ativada:

Math: 3609 milliseconds
I:    4906 milliseconds

Então, provavelmente, o problema é a maneira como a saída é tratada (rolagem, buffer, ...)

Answer 2

O método Math.Sqrt adia a StrictMath.Sqrt, que é feito em hardware ou código nativo. (Veja a fonte do JDK - você verá que é um método nativo.) Isso é certamente mais rápido do que qualquer coisa que você escrever. Pode até estar usando o mesmo algoritmo que você codificou. É bem conhecido. Seu método é simplesmente o método de Newton para calcular raízes quadradas. É conhecido Desde Babilônia; Newton simplesmente o rederou usando cálculo. A convergência quadrática é boa.

O que você fez, é improvável que você tenha descoberto algo novo ou digno de nota. Parece que algo tem a ver com IO está influenciando artificialmente os resultados.

Answer 3

Você provavelmente está sobrecarregado o tempo real de cálculo com o tempo de saída e que está de acordo com um acaso do buffer. Um perfilador mostraria o que realmente está consumindo o tempo.

Answer 4

Parabéns por tentar melhorar uma implementação existente; Mesmo se você falhar, pode aprender muito sobre algoritmos no processo. Naturalmente, você deve testar sua alternativa usando esse tipo de micro-benchmark. Infelizmente, existem inúmeras armadilhas. Em particular, não misture código irrelevante, por exemplo, teste e saída, com seu cálculo; Faz Aqueça a JVM no início do seu teste. Há mais nisso Artigo sobre Bechmarking. Além disso, ao comparar valores de ponto flutuante, considere estes Diretrizes para comparar números de ponto flutuante.