Python 測量程式碼執行時間教學與範例

介紹如何使用 Python 的 time、timeit 與 datetime 模組測量程式執行時間。

time 模組

time 是 Python 標準的時間模組，其 time.time() 函數可以用來取得目前的時間戳記，藉由程式碼執行前後的時間戳記，就可以計算程式執行的時間：

# 引入 time 模組
import time

# 開始測量
start = time.time()

# 要測量的程式碼
for i in range(10000):
    "-".join(str(n) for n in range(100))

# 結束測量
end = time.time()

# 輸出結果
print("執行時間：%f 秒" % (end - start))

執行時間：0.440730 秒

由於 time.time() 所取得的是實際的時間戳記，所以最後算出來的時間是 wall-clock time，也就是說如果電腦上有很多其他的程式也同時在執行，這個時間算出來就會比較長。

如果不想讓計算結果受到其他程式的影響，可以改用 time.process_time()，用法差不多，不過他會以 CPU time 來計算：

# 引入 time 模組
import time

# 開始測量
start = time.process_time()

# 要測量的程式碼
for i in range(10000):
    "-".join(str(n) for n in range(100))

# 結束測量
end = time.process_time()

# 輸出結果
print("執行時間：%f 秒" % (end - start))

執行時間：0.437500 秒

除了 time.time() 與 time.process_time() 之外，亦可考慮使用 time.perf_counter()，其用法跟 time.process_time() 都一樣，主要的差異在於 time.perf_counter() 會計算 sleep() 的時間，而 time.process_time() 不會。

import time

# 要測量的程式碼
def f():
    for i in range(10000):
        "-".join(str(n) for n in range(100))
    time.sleep(1)

start = time.process_time()
f()
end = time.process_time()
print("process_time 測量時間：%f 秒" % (end - start))

start = time.perf_counter()
f()
end = time.perf_counter()
print("perf_counter 測量時間：%f 秒" % (end - start))

process_time 測量時間：0.437150 秒
perf_counter 測量時間：1.436767 秒

timeit 模組

Python 的 timeit 是專門用來測量 Python 程式碼執行效率的模組，通常用來快速比較不同 Python 寫法的效率差異。

timeit 的使用方式很簡單，只要指定要執行的程式碼片段，並且設定重複次數：

# 引入 timeit 模組
import timeit

# 測量程式碼執行時間（重複 10000 次）
t = timeit.timeit('"-".join(str(n) for n in range(100))', number=10000)

# 輸出結果
print("執行時間：%f 秒" % t)

執行時間：0.410149 秒

如果程式碼很快就執行完，就可以將重複次數設高一點，可讓測量結果比較準確。

如果要測量的程式碼比較多，也可以將要測量的程式碼寫在一個函數中，然後再用 timeit 測量該函數的執行時間：

# 引入 timeit 模組
import timeit

# 要進行測量的函數
def my_func():
    return "-".join(str(n) for n in range(100))

# 測量 my_func 執行時間（重複 10000 次）
t = timeit.timeit(my_func, number=10000)

# 輸出結果
print("執行時間：%f 秒" % t)

執行時間：0.457444 秒

如果要在一般的命列列（Windows 的命令提示字元或 Linux 的 shell）中直接使用 timeit 測量 Python 程式碼的執行時間，可以這樣用：

python -m timeit "'-'.join(str(n) for n in range(100))"

10000 loops, best of 5: 39.3 usec per loop

datetime 模組

datetime 模組也可以用來測量程式的執行時間，功能跟 time.time() 相同：

# 引入 datetime 模組
import datetime

# 開始測量
start = datetime.datetime.now()

# 要測量的程式碼
for i in range(10000):
    "-".join(str(n) for n in range(100))

# 結束測量
end = datetime.datetime.now()

# 輸出結果
print("執行時間：", end - start)

執行時間： 0:00:00.435733

這種輸出格式對於長時間執行的程式很好用。

參考資料：time it Python 官方文件、time Python 官方文件、datetime Python 官方文件