我想了很久了。就像题目说的，哪个更快，是实际函数还是简单地取1 / 2次幂?
更新
这不是一个过早优化的问题。这只是一个底层代码如何实际工作的问题。Python代码的工作原理是什么?
我给Guido van Rossum发了一封邮件，因为我真的很想知道这些方法的区别。
我的电子邮件:
在Python中至少有3种方法来求平方根:math。返回值, '**'运算符和pow(x，.5)。我只是好奇它们之间的区别 每一个的实现。说到效率 是更好吗?
他的回答:
Pow和**是等价的;数学。根号方根不适用于复数， 并链接到C的sqrt()函数。至于哪一个是 快点，我不知道……
当前回答
克劳狄的结果和我的不一样。我在一台旧的P4 2.4Ghz机器上使用Ubuntu上的Python 2.6…以下是我的结果:
>>> timeit1()
Took 0.564911 seconds
>>> timeit2()
Took 0.403087 seconds
>>> timeit1()
Took 0.604713 seconds
>>> timeit2()
Took 0.387749 seconds
>>> timeit1()
Took 0.587829 seconds
>>> timeit2()
Took 0.379381 seconds
对我来说，SQRT一直都更快……甚至Codepad.org现在似乎也同意，在本地环境下，根号rt更快(http://codepad.org/6trzcM3j)。Codepad目前运行的是Python 2.5。也许克劳狄第一次回答的时候，他们使用的是2.4或更老的版本?
事实上，即使使用math.sqrt(i)来代替arg(i)，我仍然可以得到更好的sqrt。在本例中，timeit2()在我的机器上花费了0.53到0.55秒，这仍然比timeit1的0.56-0.60秒要好。
我会说，在现代Python中，使用数学。一定要把它带入本地环境，或者用somevar=math。或者从数学导入根号。
其他回答
很可能是math.sqrt(x)，因为它针对平方根进行了优化。
基准测试将为您提供您正在寻找的答案。
有人评论《雷神之锤3》中的“快速牛顿-拉弗森平方根”……我用ctypes实现了它，但与本机版本相比，它非常慢。我将尝试一些优化和替代实现。
from ctypes import c_float, c_long, byref, POINTER, cast
def sqrt(num):
xhalf = 0.5*num
x = c_float(num)
i = cast(byref(x), POINTER(c_long)).contents.value
i = c_long(0x5f375a86 - (i>>1))
x = cast(byref(i), POINTER(c_float)).contents.value
x = x*(1.5-xhalf*x*x)
x = x*(1.5-xhalf*x*x)
return x * num
这是另一个使用struct的方法，比ctypes版本快3.6倍，但仍然是C的1/10。
from struct import pack, unpack
def sqrt_struct(num):
xhalf = 0.5*num
i = unpack('L', pack('f', 28.0))[0]
i = 0x5f375a86 - (i>>1)
x = unpack('f', pack('L', i))[0]
x = x*(1.5-xhalf*x*x)
x = x*(1.5-xhalf*x*x)
return x * num
优化的第一条规则:不要这么做 第二条规则:先别这么做
以下是一些计时(Python 2.5.2, Windows):
$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
1000000 loops, best of 3: 0.445 usec per loop
$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.574 usec per loop
$ python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.727 usec per loop
这个测试表明x**。5比√(x)略快。
对于Python 3.0，结果正好相反:
$ \Python30\python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
1000000 loops, best of 3: 0.803 usec per loop
$ \Python30\python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.695 usec per loop
$ \Python30\python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
1000000 loops, best of 3: 0.761 usec per loop
Math.sqrt (x)总是比x**快。5在另一台机器上(Ubuntu, Python 2.6和3.1):
$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
10000000 loops, best of 3: 0.173 usec per loop
$ python -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.115 usec per loop
$ python -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.158 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "x**.5"
10000000 loops, best of 3: 0.194 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"from math import sqrt; x = 123" "sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.123 usec per loop
$ python3.1 -mtimeit -s"import math; x = 123" "math.sqrt(x)"
10000000 loops, best of 3: 0.157 usec per loop
python要优化的是可读性。为此，我认为显式地使用平方根函数是最好的。话虽如此，我们还是来研究一下性能。
我为Python 3更新了Claudiu的代码，并使其不可能优化计算(未来一个优秀的Python编译器可能会做的事情):
from sys import version
from time import time
from math import sqrt, pi, e
print(version)
N = 1_000_000
def timeit1():
z = N * e
s = time()
for n in range(N):
z += (n * pi) ** .5 - z ** .5
print (f"Took {(time() - s):.4f} seconds to calculate {z}")
def timeit2():
z = N * e
s = time()
for n in range(N):
z += sqrt(n * pi) - sqrt(z)
print (f"Took {(time() - s):.4f} seconds to calculate {z}")
def timeit3(arg=sqrt):
z = N * e
s = time()
for n in range(N):
z += arg(n * pi) - arg(z)
print (f"Took {(time() - s):.4f} seconds to calculate {z}")
timeit1()
timeit2()
timeit3()
结果不同，但一个示例输出是:
3.6.6 (default, Jul 19 2018, 14:25:17)
[GCC 8.1.1 20180712 (Red Hat 8.1.1-5)]
Took 0.3747 seconds to calculate 3130485.5713865166
Took 0.2899 seconds to calculate 3130485.5713865166
Took 0.2635 seconds to calculate 3130485.5713865166
还有一个最近的输出:
3.7.4 (default, Jul 9 2019, 16:48:28)
[GCC 8.3.1 20190223 (Red Hat 8.3.1-2)]
Took 0.2583 seconds to calculate 3130485.5713865166
Took 0.1612 seconds to calculate 3130485.5713865166
Took 0.1563 seconds to calculate 3130485.5713865166
你自己试试。
克劳狄的结果和我的不一样。我在一台旧的P4 2.4Ghz机器上使用Ubuntu上的Python 2.6…以下是我的结果:
>>> timeit1()
Took 0.564911 seconds
>>> timeit2()
Took 0.403087 seconds
>>> timeit1()
Took 0.604713 seconds
>>> timeit2()
Took 0.387749 seconds
>>> timeit1()
Took 0.587829 seconds
>>> timeit2()
Took 0.379381 seconds
对我来说，SQRT一直都更快……甚至Codepad.org现在似乎也同意，在本地环境下，根号rt更快(http://codepad.org/6trzcM3j)。Codepad目前运行的是Python 2.5。也许克劳狄第一次回答的时候，他们使用的是2.4或更老的版本?
事实上，即使使用math.sqrt(i)来代替arg(i)，我仍然可以得到更好的sqrt。在本例中，timeit2()在我的机器上花费了0.53到0.55秒，这仍然比timeit1的0.56-0.60秒要好。
我会说，在现代Python中，使用数学。一定要把它带入本地环境，或者用somevar=math。或者从数学导入根号。
