Хэл Фултон - Программирование на языке Ruby Страница 46

def correlate_h(h)

 correlate2(h.to_a)

end

e = { 1 => 6.1, 2.1 => 3.1, 3.9 => 5.0, 4.8 => 6.2}

c5 = correlated(e) # 0.2277822492

5.28. Генерирование случайных чисел

Если вас устраивают псевдослучайные числа, вам повезло. Именно они предоставляются в большинстве языков, включая и Ruby.

Метод rand из модуля Kernel возвращает псевдослучайное число x с плавающей точкой, отвечающее условиям x >= 0.0 и x < 1.0. Например (вы можете получить совсем другое число):

a = rand # 0.6279091137

Если при вызове задается целочисленный параметр max, то возвращается целое число из диапазона 0...max (верхняя граница не включена). Например:

n = rand(10) # 7

Чтобы «затравить» генератор случайных чисел (задать начальное значение — seed), применяется метод srand из модуля Kernel, который принимает один числовой параметр. Если не передавать никакого значения, то метод srand самостоятельно изготовит затравку, учитывая (среди прочего) текущее время. Если же параметр передан, то именно он и становится затравкой. Это бывает полезно при тестировании, когда для воспроизводимости результатов многократно вызываемая программа должна получать одну и ту же последовательность псевдослучайных чисел.

srand(5)

i, j, k = rand(100), rand(100), rand(100)

# 26, 45, 56

srand(5)

l, m, n = rand(100), rand(100), rand(100)

# 26, 45, 56

5.29. Кэширование функций с помощью метода memoize

Пусть имеется вычислительно сложная математическая функция, которую нужно многократно вызывать по ходу работы программы. Если быстродействие критично и при этом можно пожертвовать небольшим количеством памяти, то имеет смысл сохранить результаты вычисления функции в таблице и обращаться к ней во время выполнения. (Тут неявно предполагается, что функция будет часто вызываться с одними и теми же параметрами, то есть получается, что мы «выбрасываем» результат дорогостоящего вычисления и снова повторяем его позже.) Такая техника иногда называется запоминанием (memoizing), отсюда и название библиотеки memoize.

Эта библиотека не входит в стандартный дистрибутив, поэтому придется установить ее вручную.

В следующем примере демонстрируется сложная функция zeta. Она применяется при решении одной задачи из области популяционной генетики, но вдаваться в объяснения мы не станем.

require 'memoize'

include Memoize

def zeta(x,y,z)

 lim = 0.0001

 gen = 0

 loop do

  gen += 1

  p,q = x + y/2.0, z + y/2.0

  x1, y1, z1 = p*p*1.0, 2*p*q*1.0, q*q*0.9

  sum = x1 + y1 + z1

  x1 /= sum

  y1 /= sum

  z1 /= sum

  delta = [[x1,x],[y1,y],[z1,z]]

  break if delta.all? {|a,b| (a-b).abs < lim }

  x,y,z = x1,y1,z1

 end

 gen

end

g1 = zeta(0.8,0.1,0.1)

memoize(:zeta)           # Сохранить таблицу в памяти.

g2 = zeta(0.8,0.1,0.1)

memoize(:zeta,"z.cache") # Сохранить таблицу на диске.

g3 = zeta(0.8,0.1,0.1)

Обратите внимание, что можно задать имя файла. Это может несколько замедлить работу, зато экономится память, и таким образом мы можем сохранить запомненные результаты и воспользоваться ими при следующих вызовах программы.

В ходе неформального тестирования мы вызывали функцию 50000 раз в цикле. Оказалось, что g2 вычисляется примерно в 1100 раз быстрее, чем g1, а g3 — примерно в 700 раз. На вашей машине может получиться иной результат.

Отметим еще, что библиотека memoize предназначена не только для математических функций. Ее можно использовать для запоминания результатов работы любого вычислительно сложного метода.

5.30. Заключение

В этой главе были рассмотрены различные представления чисел, в том числе целых (в разных системах счисления) и с плавающей точкой. Мы видели, какие трудности возникают при работе с числами с плавающей точкой и как можно частично обойти эти трудности, применяя рациональные числа. Мы познакомились с явными и неявными преобразованиями, а также с приведениями типов.

Также мы изучили разнообразные способы манипулирования числами, векторами и матрицами. Был приведен обзор стандартных библиотек, полезных для численного анализа, в частности библиотеки mathn.

Пойдем дальше. В следующей главе мы обсудим два очень характерных для Ruby типа данных: символы и диапазоны.

Глава 6. Символы и диапазоны

Я слышу и забываю. Я вижу и запоминаю. Я делаю и понимаю.

Символы и диапазоны — объекты, весьма характерные для языка Ruby. Они рассматриваются в одной главе не потому, что тесно связаны между собой, а потому, что сказать о них можно не так уж много.

Концепцию символа в Ruby понять непросто. Они напоминают «атомы» в языке Lisp. Вместо того чтобы давать длинное и сложное определение, я расскажу о том, что можно делать с символами и как они применяются. В конце концов, на вопрос «что такое число» можно дать очень глубокомысленный ответ, но нам нужно всего лишь знать, как манипулировать числами.

Диапазоны проще. Это всего лишь представление множества, заданного конечными точками. Аналогичные конструкции есть в языках Pascal, PHP и даже SQL.

Познакомимся с символами и диапазонами поближе, чтобы понять, как они практически используются в программах на Ruby.

6.1. Символы

Символ в Ruby — это экземпляр класса Symbol. Синтаксически он обычно обозначается двоеточием (:), за которым следует идентификатор.

Символ похож на строку, он тоже соответствует последовательности символов. Отличие от строки состоит в том, что у каждого символа есть только один экземпляр (как и в случае с объектами Fixnum). Следовательно, имеет место проблема потребления памяти или производительности, о которой нужно помнить. Например, в нижеприведенном коде строка "foo" представлена в памяти тремя различными объектами, а символ :foo — одним, на который есть несколько ссылок:

array = ["foo", "foo", "foo", :foo, :foo, :foo]

Некоторых смущает двоеточие перед именем символа. Не волнуйтесь, это всего лишь синтаксическое соглашение. У строк, массивов и хэшей есть начальный и конечный ограничители, а у символов - только начальный. Считайте, что это унарный, а не бинарный ограничитель. На первый взгляд синтаксис кажется странным, но ничего таинственного в нем нет.

Стоит отметить, что в старых версиях Ruby (до 1.6) символьные константы были полноценными объектами, поскольку преобразовывались в Fixnum и в таком виде хранились. Внутреннее представление осталось таким же; символу ставится в соответствие число, и хранится он как непосредственное значение. Само число можно получить, вызвав метод to_i, но в этом редко возникает необходимость.

По словам Джима Вайриха, символ — это «объект, у которого есть имя». Остин Зиглер предпочитает говорить об «объекте, который сам является именем». Как бы то ни было, существует взаимно однозначное соответствие между символами и именами. К чему можно применить имена? Например, к переменным, методам и произвольным константам.

Типичное применение символов — для представления имени переменной или метода. Например, чтобы добавить в класс атрибут, допускающий чтение и изменение, можно поступить следующим образом:

class SomeClass

 attr_accessor :whatever

end

To же самое можно выразить иначе:

class SomeClass

 def whatever

  @whatever

 end

 def whatever=(val)

  @whatever = val

 end

end

Другими словами, символ :whatever говорит методу attr_accessor, что методам чтения и установки (а равно и самой переменной экземпляра) следует присвоить имена, определяемые указанным символом.

Но почему не воспользоваться просто строкой? Вообще-то можно. Многие, даже большинство системных методов, ожидающих символ в качестве параметра, соглашаются и на строку.

attr_reader :alpha

attr_reader "beta" # Так тоже можно.

На самом деле символ «похож» на строку в том смысле, что ему соответствует последовательность символов. Поэтому некоторые говорят, что «символ — это просто неизменяемая строка». Но класс Symbol не наследует классу String, а типичные операции над строками необязательно применимы к символам.

Также неправильно думать, что символы напрямую соответствуют идентификаторам. Из-за этого непонимания некоторые говорят о «таблице символов» (как если бы речь шла об ассемблированном объектном коде). В действительности это представление бессмысленно; хотя символы и хранятся в какой-то внутренней таблице (а как же иначе?), Ruby не дает к ней доступа, поэтому программистам все равно, существует она или нет.