بايثون بطيئة! كيف تجعلها أسرع لـ 453 مليون عملية في الثانية؟ تعلم Cython Numba PyPy الآن

المصادر والأكواد والروابط الخاصة بالحلقة

بايثون بطيئة!؟ وهل يمكن جعلها أسرع؟ 🤫 إليك السر! معروف أن بايثون إنها لُغةٌ سهلة التعلم، لكنها صعبةُ الإتقان وأروع لغة برمجة على الإطلاقِ. يقول البعض، ينال منها عيب خطيرٌ يُهدد وجودها ويسير بها نحو الفناء فمسألة البطء والسرعة في لغة بايثون مشكلة جليلة لا يمكن للمبرمج غض البصر عنها والبعض الآخر يراها فوق الفناء والزوال فهي وُجدت لتُحَب رغم عيوبها... ويبقى الفريقان في جدل مستمر ! كلامهم صحيح نوعا ما، إلّا أننا نستطيع جعلها أسرع لتنجز نصف مليار عملية في الثانية!

جدلٌ جئنا اليوم كي نقوم بحسمه للأبد! لقد حان الوقت لوضع لغة بايثون رهن التحقيق، لإزالة الغموض عن أسوء شُبهتين وأخطرهما في عالم لغات البرمجة على الإطلاق. ألا وهما الآداءُ السيء والبطء! !

في الفيديو أعلاه، ستتعرفون عن قربٍ على التصميم الداخلي للغة بايثون:

• كيف يتأثر الآداء؟
• ما الذي يحصل وراء الكواليس؟
• كيف تعمل لغة بايثون؟
• ما طبيعة العلاقة بينها وبين لغة السي؟

ونحن نجيب عن هذه الأسئلة، ستتعرفون على الـCompiler والـInterpreter وعلى الرحلة التي يقطعها كودك البرمجي ليصبح لغة الآلة ويخاطب مُعالجات الكومبيوتر، إضافة إلى الـdynamic typing(تلقائية التعرف على البيانات) والـmultiprocessing (تعدد المعالَجات)، إلى أن نجعل لغة بايثون أسرع بآلاف المرات بالإستعانة بـأي من هذه المكتبات:

• Cython
• Numba
• PyPy

وصدقنا إن أخبرناك بأن هذا الشرح سيكون صديقاً للمبتدئين beginner friendly!

كود بايثون المستخدم في الشرح

يُفضل تحميل الأكواد الموجودة أعلاه في المستودع بدل نسحها ولصقها فأسماء الملفات مهمة.

Vanilla Python

def prime_py(range_start, range_end):
	count_of_primes = 0
	range_start = range_start if range_start >= 2 else 2
	for num in prange(range_start, range_end + 1):
		for div_num in prange(2, num):
			if ((num % div_num) == 0):
				break
		else:
			count_of_primes += 1

	return count_of_primes

فقرة استخدام Cython

أولاً تثبيت Cython

بداية تثبيت حزمة cython:

Linux/Ubuntu

pip3 install cython

وأدوات البناء C/C++ (ضرورية)

sudo apt-get install build-essential

شرح مصور من اليوتيوب

Windows

python -m pip install cython

يجب عليك تثبيت MinGW الذي يحتوي مترجمات لغة السي من هنا SourceForge

الخطوة التالية ضرورية جداً، يجب إضافة مسار مجلد Bin من البرنامج إلى مسارات البيئة في نظام الويندوز، الأمر سهل، إذهب الى Start واكتب Environment Variables واختر هذه الأيقونة، ثم أنقر على Environment Variables، هنا في الأسفل إبحث عن متغير PATH ثم أضف إليه مسار مجلد Bin واعمل حفظ.

شرح مصور من اليوتيوب

Mac OS

pip3 install cython

تحميل أدوات المطورين XCode developer tools عبر تثبيت إضافة Command Line Tools يجب تثبيت xcode أولا وبعدها وافق على تنصيت الـ Command Line Tools والأمور تمام

sudo xcode-select --install

شرح مصور من اليوتيوب

المهم بعد تثبيت مترجم لغة السي أياً كان نظام تشغيلك، قم بالتأكد من أنه يعمل عبر كتابة الأمر التالي :

gcc –version

إذا ظهر لك اصدار المُترجِم فالأمورُ تمام.

Cython .Pyx Code

def prime_py(int range_start, int range_end):
    cdef int count_of_primes = 0
    cdef int num
    cdef int div_num
	range_start = range_start if range_start >=  2  else  2
	for num in prange(range_start, range_end +  1):
		for div_num in prange(2, num):
			if ((num % div_num) ==  0):
				break
		else:
			count_of_primes +=  1

	return count_of_primes

Cython import Code

import pyximport; pyximport.install()

from Primes_cython import prime_py

print(prime_py(0,100000))

تنبيه : يجب أن يكون ملف Primes_cython موجود في نفس مجلد الكود

فقرة Numba

تثبيت Numba

pip install numba

من الوثائق الرسمية لـ numba

تقوم Numba بترجمة الوظائف المكتوبة بلغة بايثون إلى لغة الآلة في وقت التشغيل، باستخدام مترجِم يُدعى الـ LLVM. هذا المُترجم يلتقط الدوال من الـ bytecode قبل أن تذهب إالى المُفسّر الخاص بلغة بايثون ويحولها إلى كود آلة أصلي بلمح البصر ليتم تنفيذها على المعالج مباشرة.

---

وسرعة هذا المترجِم يُمكن أن تُضاهي سرعة لغتي السي والفورتران، بخلاف الحلول الأخرى مع نامبا لست بحاجة إلى استبدال مترجم Python أو تشغيل خطوة ترجمة منفصلة أو حتى تثبيت مترجم السي، فقط قم بتثبيت المكتبة وإضافة المؤثِت Decorator إلى الكود، ونامبا تقوم بالباقي ! لا يوجد أسهل من هذا، أبداً، تابع التجربة والشرح الموجود في الفيديو على اليوتيوب..

from numba import jit

@jit()
def  prime_py(range_start, range_end):
	count_of_primes =  0
	range_start = range_start if range_start >=  2  else  2
	for num in prange(range_start, range_end +  1):
		for div_num in prange(2, num):
			if ((num % div_num) ==  0):
				break
		else:
			count_of_primes +=  1

	return count_of_primes

Numba Prange

from numba import jit , prange

@jit(parallel=True)
def  prime_py(range_start, range_end):
	count_of_primes =  0
	range_start = range_start if range_start >=  2  else  2
	for num in prange(range_start, range_end +  1):
		for div_num in prange(2, num):
			if ((num % div_num) ==  0):
				break
		else:
			count_of_primes +=  1

	return count_of_primes

فقرة PyPy

تثبيت باي بايPyPy

إذن كما هو معلوم PyPy يمكن اعتباره توزيعة مختلفة من بايثون، نقوم بتحميله من

التحميل من موقعه الرسمي

نقوم بفك الضغط ووضعه في مجلد في مكان ما بحاسبنا، أنا أفضل القرص سي نذهب إلى الـ envirenement path ونضيف مسار المجلد إليه إذن الآن إذا كتبنا pypy في مسطّر الأوامر، يجب أن يعمل مثل بايثون

تذكير : الأكواد موجودة في المستودع، والفيديو على اليوتيوب يشرح كل شيء .

أتمنى أن نحصل على المزيد من الرعاية والدعم لنتمكن من توفير المزيد من الحلقات الغنية، أيضاً يمكنكم دعمنا بـ 5 دولار عبر زر شكراً الموجود قرب زر الإعجاب بالحلقة في اليوتيوب

https://youtu.be/GKlWmNsATFc

تذكروا أن كل مساهماتكم ستبقى صدقةً جارية للعلم في هذه القناة، تذكروا كذلك أن تعليقاتكم مهمة جداً كي تصِل الحلقة إلى أكبر عدد ممكن من الناس، لا تترددوا في نشر الحلقة إنها عبارة عن مادة علمية خالية من كل المخالفات، تحياتي