ダミー変数を積極的に使用: Sample 1: 基本(FORTRAN)

言語の変更： C版

■ 概要

このサンプルでは式(1)にしたがって配列θから配列xとyを計算します。式(1)には式が2つあり、それぞれsin関数を使用している。そのままコーディングすると、重い演算であるsin関数を2回やることになる。しかし式(1)をよく観察すると、sin関数の引数はいずれの式も同じです。よってsin(θ)の計算結果をダミー変数にとっておけば、sin関数の実行を1回だけで済みます。

... 式(1)

下の｢回答例」ボタンをクリックすれば、式(2)に回答例が表示されます。興味がある方はクリックする前にぜひ考えてみてください。

... 式(2)

Code 1は式(1)によってコーディングしたものです。Code 2は式(2)によってコーディングしたものです。配列xとyのサイズnは10,000とします。計算時間が非常に短いので、より正確な計算時間を得るためにこの計算は10,000回まわします。

■ ソースコード

◆ Code 1 ◆ Code 2

 
      program main
      implicit none
      real*8, allocatable :: theta(:), x(:), y(:)
      real*8 time
      integer*8 time0, time1, dtime
      integer i, j, n, m
c
      n = 10000
      m = 10000

c Initialization
      allocate(theta(n), x(n), y(n))
      do i=1,n
        x(i) = rand()
        y(i) = rand()
      end do

c Start time
      call system_clock(time0)

c Main calculation
      do j=1,m
        do i=1,n
c
          x(i) = 2d0 * sin(theta(i))
          y(i) = 3d0 * sin(theta(i))
        end do
      end do

c Finish time
      call system_clock(time1, dtime)

c Output time
      time = 1d0*(time1-time0)/dtime
      write(*,"(a7,f16.7)")"Time = ",time

      deallocate(theta, x, y)
      end program

 
      program main
      implicit none
      real*8, allocatable :: theta(:), x(:), y(:)
      real*8 time, dummy
      integer*8 time0, time1, dtime
      integer i, j, n, m
c
      n = 10000
      m = 10000

c Initialization
      allocate(theta(n), x(n), y(n))
      do i=1,n
        x(i) = rand()
        y(i) = rand()
      end do

c Start time
      call system_clock(time0)

c Main calculation
      do j=1,m
        do i=1,n
          dummy = sin(theta(i))
          x(i) = 2d0 * d
          y(i) = 3d0 * d
        end do
      end do

c Finish time
      call system_clock(time1, dtime)

c Output time
      time = 1d0*(time1-time0)/dtime
      write(*,"(a7,f16.7)")"Time = ",time

      deallocate(theta, x, y)
      end program

■ 計算時間の測定結果

Code 1とCode 2の計算時間の測定結果を表1に示します。ここではそれぞれのコードを5回実行して、平均とCode 1とCode 2との計算時間の比率も表示します。

表1 計算時間の測定結果(単位: sec)
	1回目	2回目	3回目	4回目	5回目	平均	倍率
Code 1	5.68	5.43	5.43	5.43	5.43	5.48	1.76
Code 2	3.14	3.12	3.09	3.09	3.10	3.11	-

■ 考察

Code 1はCode 2に比べてsinの計算が2回多いため、計算時間も1.76倍遅いという結果が得ました。

前: ダミー変数を積極的に使用

次: Sample 2: 球座標から直座標への変換(F)

ダミー変数を積極的に使用: Sample 1: 基本(FORTRAN)