Хэл Фултон - Программирование на языке Ruby

srand(5)

i, j, k = rand(100), rand(100), rand(100)

# 26, 45, 56

srand(5)

l, m, n = rand(100), rand(100), rand(100)

# 26, 45, 56

Пусть имеется вычислительно сложная математическая функция, которую нужно многократно вызывать по ходу работы программы. Если быстродействие критично и при этом можно пожертвовать небольшим количеством памяти, то имеет смысл сохранить результаты вычисления функции в таблице и обращаться к ней во время выполнения. (Тут неявно предполагается, что функция будет часто вызываться с одними и теми же параметрами, то есть получается, что мы «выбрасываем» результат дорогостоящего вычисления и снова повторяем его позже.) Такая техника иногда называется запоминанием (memoizing), отсюда и название библиотеки memoize.

Эта библиотека не входит в стандартный дистрибутив, поэтому придется установить ее вручную.

В следующем примере демонстрируется сложная функция zeta. Она применяется при решении одной задачи из области популяционной генетики, но вдаваться в объяснения мы не станем.

require 'memoize'

include Memoize

def zeta(x,y,z)

lim = 0.0001

gen = 0

loop do

gen += 1

p,q = x + y/2.0, z + y/2.0

x1, y1, z1 = p*p*1.0, 2*p*q*1.0, q*q*0.9

sum = x1 + y1 + z1

x1 /= sum

y1 /= sum

z1 /= sum

delta = [[x1,x],[y1,y],[z1,z]]

break if delta.all? {|a,b| (a-b).abs < lim }

x,y,z = x1,y1,z1

end

gen

end

g1 = zeta(0.8,0.1,0.1)

memoize(:zeta) # Сохранить таблицу в памяти.

g2 = zeta(0.8,0.1,0.1)

memoize(:zeta,"z.cache") # Сохранить таблицу на диске.

g3 = zeta(0.8,0.1,0.1)

Обратите внимание, что можно задать имя файла. Это может несколько замедлить работу, зато экономится память, и таким образом мы можем сохранить запомненные результаты и воспользоваться ими при следующих вызовах программы.

В ходе неформального тестирования мы вызывали функцию 50000 раз в цикле. Оказалось, что g2вычисляется примерно в 1100 раз быстрее, чем g1, а g3— примерно в 700 раз. На вашей машине может получиться иной результат.

Отметим еще, что библиотека memoizeпредназначена не только для математических функций. Ее можно использовать для запоминания результатов работы любого вычислительно сложного метода.

В этой главе были рассмотрены различные представления чисел, в том числе целых (в разных системах счисления) и с плавающей точкой. Мы видели, какие трудности возникают при работе с числами с плавающей точкой и как можно частично обойти эти трудности, применяя рациональные числа. Мы познакомились с явными и неявными преобразованиями, а также с приведениями типов.

Также мы изучили разнообразные способы манипулирования числами, векторами и матрицами. Был приведен обзор стандартных библиотек, полезных для численного анализа, в частности библиотеки mathn.

Пойдем дальше. В следующей главе мы обсудим два очень характерных для Ruby типа данных: символы и диапазоны.

Символы и диапазоны — объекты, весьма характерные для языка Ruby. Они рассматриваются в одной главе не потому, что тесно связаны между собой, а потому, что сказать о них можно не так уж много.

Концепцию символа в Ruby понять непросто. Они напоминают «атомы» в языке Lisp. Вместо того чтобы давать длинное и сложное определение, я расскажу о том, что можно делать с символами и как они применяются. В конце концов, на вопрос «что такое число» можно дать очень глубокомысленный ответ, но нам нужно всего лишь знать, как манипулировать числами.

Диапазоны проще. Это всего лишь представление множества, заданного конечными точками. Аналогичные конструкции есть в языках Pascal, PHP и даже SQL.

Познакомимся с символами и диапазонами поближе, чтобы понять, как они практически используются в программах на Ruby.

Символ в Ruby — это экземпляр класса Symbol. Синтаксически он обычно обозначается двоеточием (:), за которым следует идентификатор.

Символ похож на строку, он тоже соответствует последовательности символов. Отличие от строки состоит в том, что у каждого символа есть только один экземпляр (как и в случае с объектами Fixnum). Следовательно, имеет место проблема потребления памяти или производительности, о которой нужно помнить. Например, в нижеприведенном коде строка "foo"представлена в памяти тремя различными объектами, а символ :foo— одним, на который есть несколько ссылок: