Numba

Numba（ナンバ）はPythonのJIT（Just In Time）コンパイラです。簡単にいえば，Pythonの自前の関数を高速にする仕組みです。以下は M1 Mac mini 上の Python 3.10.5 で実行しました。

速さ比べのため，まずは100万個の乱数を用意します：

import numpy as np

rng = np.random.default_rng()
a = rng.random(1000000)

これをPython標準の sum() 関数を使って合計するのに要する時間を計測します：

%timeit sum(a)

結果：

35.6 ms ± 46.3 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)

次は，自前の関数を作って，時間を計測します：

def sum1(a):
    s = 0
    for x in a:
        s += x
    return s

%timeit sum1(a)

結果：

43.4 ms ± 805 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)

次はNumbaを使ってみましょう。pip install numba などとしてインストールしてから，次を実行します：

from numba import jit

@jit(nopython=True)
def sum2(a):
    s = 0
    for x in a:
        s += x
    return s

%timeit sum2(a)

結果：

1.2 ms ± 50.4 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1 loop each)

約1ミリ秒です。数十倍速くなりました。最後にNumPyの np.sum() も試します：

%timeit np.sum(a)

結果：

187 µs ± 865 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10,000 loops each)

Numbaで高速化したものよりさらに高速です。

つまり，ループを含むようなPythonのコードはたいていNumbaで高速化できますが，同じ機能のNumPy関数があるなら，そちらを使いましょう。

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