Matlab中每个for循环迭代的速度降低

Question

我在Matlab中编写了一个while循环，应该使用Matlab中的tic toc延迟在指定的时间间隔内将数组中的每个值从Matlab发送到arduino，然后读取值并将它们存储在变量中并对其进行图形化。

while循环的输出随着每次连续的迭代而减慢。

我增加了缓冲区大小，这对它有很大帮助，但是它仍然减慢了速度。 还有另一种方法可以提高按时打印值的速度。 我包含了另一个tic toc和图表，以显示执行速度，这是代码：

max = 80; min = 40; amp = (max-min)/2; offset = amp + min; btime = 5; bpm = 12; spb = 60/bpm; sapb = spb/.05; tosd = sapb*bpm*btime; time1 = btime*60; x = linspace(0,time1,tosd)'; x1 = amp*sin(x*(2*pi/20)) + offset; pause(1); fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(offset) '>'])) pause(5); y = []; i = 1; figure(1); hold on; title('Pressure Data'); xlabel('Data Number'); ylabel('Analog Voltage (0-1023)'); t1 = []; figure(2); hold on; title('Time to execute task'); xlabel('iteration number'); ylabel('time taken'); while (i<=length(x)) t2 = tic; t = tic; fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(x1(i)) '>'])); %disp((['<P' num2str(x1(i)) '>'])); y(i) = fscanf(handles.UltraM,'%d'); figure(1); hold on; plot(i, y(i), 'b*'); drawnow; hold off; while toc(t) < 0.05 continue end t1(i) = toc(t2); figure(2); hold on; plot(i,t1(i),'b*'); drawnow; hold off; i = i + 1; end

Answer 1

经过一番来回的思考，我想我知道您要达到的目标以及阻碍您前进的道路。

我已经对您的代码进行了编辑，以使其更快，更易读。 大多数情况下，操作花费的时间略高于0.05秒，并且在某些时间点，操作可能比预期的时间长约5毫秒。 当然，您的年龄可能会有所不同。 由于我没有arduino，所以我不知道那里是否有瓶颈。 您还应该尝试使用内置的Matlab探查器对代码进行性能分析（这非常有用），以查看到底是什么导致代码变慢。

我发现减慢代码运行速度的主要原因是您使用了plot函数每次向plot添加一个点。 每次调用此函数时，它都会创建一个新的图形对象。 经过几百次之后，事情变得迟钝了。 相反，您应该只更新已经绘制的数据，然后使用drawnow重新绘制它。

简而言之，解决方案是这样的：

1）用单点初始化绘图并保存图形手柄以备后用：

p1 = plot(0,0,'b*');

2）然后，在循环内部，一旦您的数据数组已更新，就用新数组替换现有绘图中的数据。

set(p1, 'XData', 1:i, 'YData', y(1:i));

3）重新绘制图以反映最新的更新。

drawnow;

drawnow最终还会减慢您的代码的速度，因为它必须在每次迭代时重新绘制越来越大的图。 为了使工作更快，您可能需要较长的时间间隔来刷新图。 例如，以下将每10次迭代刷新一次：

if rem(i,10) == 0
    drawnow;
end

完整代码如下。 让我知道您是否还有其他问题。

max = 80;
min = 40;
amp = (max-min)/2;
offset = amp + min;
btime = 5;
bpm = 12;
spb = 60/bpm;
sapb = spb/.05;
tosd = sapb*bpm*btime;
time1 = btime*60;
x = linspace(0,time1,tosd)';
x1 = amp*sin(x*(2*pi/20)) + offset;
pause(1);
%fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(offset) '>']))
disp(['<P' num2str(offset) '>']); % replacing with disp (I don't have an arduino)
pause(5);
%y = []; % unnecessary here, preallocated before loop
figure(1); 
p1 = plot(0,0,'b*'); % plotting one dot to create an object, data will be overwritten
hold on;
title('Pressure Data');
xlabel('Data Number');
ylabel('Analog Voltage (0-1023)');
%t1 = []; % unnecessary here, preallocated before loop
figure(2);
p2 = plot(0,0,'b*'); % plotting one dot to create an object, data will be overwritten
hold on;
title('Time to execute task');
xlabel('iteration number');
ylabel('time taken');

% preallocate t1 and y arrays for faster operation
t1 = zeros(size(x));
y  = zeros(size(x));
i = 1; % moved closer to loop beginning for better readability
while i <= length(x) % parentheses unnecessary in Matlab
    t2 = tic;
    t = tic;
    %fprintf(handles.UltraM,(['<P' num2str(x1(i)) '>']));
    disp((['<P' num2str(x1(i)) '>'])); % replacing with disp (I don't have an arduino)
    %y(i) = fscanf(handles.UltraM,'%d');
    y(i) = randn; % replacing with random number (I don't have an arduino)
    %figure(1); % unnecessary
    %hold on; % unnecessary
    %plot(i, y(i), 'b*');
    % replacing the above with a slightly faster version
    set(p1, 'XData', 1:i, 'YData', y(1:i));
    %drawnow; % first one is annecessary
    %hold off; % unnecessary
    while toc(t) < 0.05
        continue
    end
    t1(i) = toc(t2);
    %figure(2); % unnecessary
    %hold on; % unnecessary
    %plot(i,t1(i),'b*');
    % replacing the above with a slightly faster version
    set(p2, 'XData', 1:i, 'YData', t1(1:i));
    if rem(i,10) == 0 % refreshing every 10 iterations
        drawnow; 
    end
    %hold off; % unnecessary
    i = i + 1;
end

先前版本的答案

您可以通过以下两个语句完全替换循环来向量化循环：

% vectorizing num-to-string conversion
y4 = cellstr(strcat('<P',num2str(x1), '>'));

% deleting all spaces
y4 = cellfun(@(u) u(~isspace(u)), y4, 'UniformOutput', false)

这个小小的调整可以使您的程序在我的PC上运行x4速度更快。

显示/打印结果也可以使用cellfun迭代器完成： cellfun(@disp, y4)