Cython 三分钟入门教程

作者：perrygeo
译者：赖勇浩（http://laiyonghao.com）
原文：http://www.perrygeo.net/wordpress/?p=116

我最喜欢的是Python，它的代码优雅而实用，可惜纯粹从速度上来看它比大多数语言都要慢。大多数人也认为的速度和易于使用是两极对立的——编写C代码的确非常痛苦。而 Cython 试图消除这种两重性，并让你同时拥有 Python 的语法和 C 数据类型和函数——它们两个都是世界上最好的。请记住，我绝不是我在这方面的专家，这是我的第一次Cython真实体验的笔记：

编辑：根据一些我收到的反馈，大家似乎有点混淆——Cython是用来生成 C 扩展到而不是独立的程序的。所有的加速都是针对一个已经存在的 Python 应用的一个函数进行的。没有使用 C 或 Lisp 重写整个应用程序，也没有手写C扩展 。只是用一个简单的方法来整合C的速度和C数据类型到 Python 函数中去。

现在可以说，我们能使下文的 great_circle 函数更快。所谓 great_circle 是计算沿地球表面两点之间的距离的问题：

p1.py

import math

def great_circle(lon1,lat1,lon2,lat2):

    radius = 3956 #miles

    x = math.pi/180.0

    a = (90.0-lat1)*(x)

    b = (90.0-lat2)*(x)

    theta = (lon2-lon1)*(x)

    c = math.acos((math.cos(a)*math.cos(b)) +

                  (math.sin(a)*math.sin(b)*math.cos(theta)))

    return radius*c

让我们调用它 50 万次并测定它的时间 ：

import timeit 

lon1, lat1, lon2, lat2 = -72.345, 34.323, -61.823, 54.826

num = 500000

t = timeit.Timer("p1.great_circle(%f,%f,%f,%f)" % (lon1,lat1,lon2,lat2),

                       "import p1")

print "Pure python function", t.timeit(num), "sec"

约2.2秒 。它太慢了！

让我们试着快速地用Cython改写它，然后看看是否有差别：
c1.pyx

import math

def great_circle(float lon1,float lat1,float lon2,float lat2):

    cdef float radius = 3956.0

    cdef float pi = 3.14159265

    cdef float x = pi/180.0

    cdef float a,b,theta,c

    a = (90.0-lat1)*(x)

    b = (90.0-lat2)*(x)

    theta = (lon2-lon1)*(x)

    c = math.acos((math.cos(a)*math.cos(b)) + (math.sin(a)*math.sin(b)*math.cos(theta)))

    return radius*c

请注意，我们仍然import math——cython让您在一定程度上混搭Python和C数据类型在。转换是自动的，但并非没有代价。在这个例子中我们所做的就是定义一个Python函数，声明它的输入参数是浮点数类型，并为所有变量声明类型为C浮点数据类型。计算部分它仍然使用了Python的 math 模块。