How can I optimize the performance of this numpy function

Is there any way optimizing the performance speed of this function?

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>def func(X):
n, p = X.shape
R = np.eye(p)
delta = 0.0
for i in range(100):
delta_old = delta
Y = X @ R
alpha = 1. / n
Y2 = Y**2
Y3 = Y2 * Y
W = np.sum(Y2, axis=0)
transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W))
U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
R = U @ VT # is used as a stopping criterion
delta = np.sum(svals)
return R
</code>
<code>def func(X): n, p = X.shape R = np.eye(p) delta = 0.0 for i in range(100): delta_old = delta Y = X @ R alpha = 1. / n Y2 = Y**2 Y3 = Y2 * Y W = np.sum(Y2, axis=0) transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W)) U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False) R = U @ VT # is used as a stopping criterion delta = np.sum(svals) return R </code>
def func(X):
    n, p = X.shape
    R = np.eye(p)
    delta = 0.0
    for i in range(100):
        delta_old = delta
        Y = X @ R

        alpha = 1. / n
        Y2 = Y**2
        Y3 = Y2 * Y
        W = np.sum(Y2, axis=0)

        transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W))
        U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
        R = U @ VT  # is used as a stopping criterion
        delta = np.sum(svals)
    
    return R

Naively, I thought using numba would help because of the loop (the actual number of loops is higher),

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>from numba import jit
@jit(nopython=True, parallel=True)
def func_numba(X):
n, p = X.shape
R = np.eye(p)
delta = 0.0
for i in range(100):
delta_old = delta
Y = X @ R
alpha = 1. / n
Y2 = Y**2
Y3 = Y2 * Y
W = np.sum(Y2, axis=0)
transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W))
U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
R = U @ VT
delta = np.sum(svals) # is used as a stopping criterion
return R
</code>
<code>from numba import jit @jit(nopython=True, parallel=True) def func_numba(X): n, p = X.shape R = np.eye(p) delta = 0.0 for i in range(100): delta_old = delta Y = X @ R alpha = 1. / n Y2 = Y**2 Y3 = Y2 * Y W = np.sum(Y2, axis=0) transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W)) U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False) R = U @ VT delta = np.sum(svals) # is used as a stopping criterion return R </code>
from numba import jit

@jit(nopython=True, parallel=True)
def func_numba(X):
    n, p = X.shape
    R = np.eye(p)
    delta = 0.0
    for i in range(100):
        delta_old = delta
        Y = X @ R

        alpha = 1. / n
        Y2 = Y**2
        Y3 = Y2 * Y
        W = np.sum(Y2, axis=0)

        transformed = X.T @ (Y3 - (alpha * Y * W))
        U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
        R = U @ VT
        delta = np.sum(svals)  # is used as a stopping criterion
    
    return R

but to my surprise the numbaized function is actually slower. Why is numba not more effective in this case? Is there another option for me (preferably using numpy)?

Note: You can assume X to be a “tall-and-skinny” matrix.

MWE

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>import numpy as np
size = (10_000, 15)
X = np.random.normal(size=size)
%timeit func(X) # 1.28 s
%timeit func_numba(X) # 2.05 s
</code>
<code>import numpy as np size = (10_000, 15) X = np.random.normal(size=size) %timeit func(X) # 1.28 s %timeit func_numba(X) # 2.05 s </code>
import numpy as np

size = (10_000, 15)
X = np.random.normal(size=size)
%timeit func(X)  # 1.28 s
%timeit func_numba(X)  # 2.05 s

9

I tried to rewrite some stuff to speed things up. The only things I changed (apart from some formatting maybe) were removing the computation of the unused delta, pulling the transposition of X out of the loop as well as factorizing out the multiplication with Y for the computation of transformed which results in one fewer multiplications.

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>def func2(X):
n, p = X.shape
R = np.eye(p)
alpha = 1. / n
XT = X.T
for i in range(100):
Y = X @ R
Y2 = Y**2
W = np.sum(Y2, axis=0)
transformed = XT @ (Y * (Y2 - (alpha * W)))
U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
R = U @ VT
return R
</code>
<code>def func2(X): n, p = X.shape R = np.eye(p) alpha = 1. / n XT = X.T for i in range(100): Y = X @ R Y2 = Y**2 W = np.sum(Y2, axis=0) transformed = XT @ (Y * (Y2 - (alpha * W))) U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False) R = U @ VT return R </code>
def func2(X):
    n, p = X.shape
    R = np.eye(p)
    alpha = 1. / n
    XT = X.T
    for i in range(100):
        Y = X @ R
        Y2 = Y**2
        W = np.sum(Y2, axis=0)
        transformed = XT @ (Y * (Y2 - (alpha * W)))
        U, svals, VT = np.linalg.svd(transformed, full_matrices=False)
        R = U @ VT
    return R

When I compare this func2 it to the function func as follows

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>X = np.random.normal(size=(10_000, 15))
assert np.allclose(func(X), func2(X))
%timeit func(X)
%timeit func2(X)
</code>
<code>X = np.random.normal(size=(10_000, 15)) assert np.allclose(func(X), func2(X)) %timeit func(X) %timeit func2(X) </code>
X = np.random.normal(size=(10_000, 15))
assert np.allclose(func(X), func2(X))
%timeit func(X)
%timeit func2(X)

I get a speedup of more than 1.5x (it’s not always as nice as that, however)

Plain text
Copy to clipboard
Open code in new window
EnlighterJS 3 Syntax Highlighter
<code>197 ms ± 44.5 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)
127 ms ± 21.3 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)
</code>
<code>197 ms ± 44.5 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each) 127 ms ± 21.3 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each) </code>
197 ms ± 44.5 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)
127 ms ± 21.3 ms per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10 loops each)

3

Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức sự kiện 5 sao Thông tin về chúng tôi Dịch vụ sinh nhật bé trai Dịch vụ sinh nhật bé gái Sự kiện trọn gói Các tiết mục giải trí Dịch vụ bổ trợ Tiệc cưới sang trọng Dịch vụ khai trương Tư vấn tổ chức sự kiện Hình ảnh sự kiện Cập nhật tin tức Liên hệ ngay Thuê chú hề chuyên nghiệp Tiệc tất niên cho công ty Trang trí tiệc cuối năm Tiệc tất niên độc đáo Sinh nhật bé Hải Đăng Sinh nhật đáng yêu bé Khánh Vân Sinh nhật sang trọng Bích Ngân Tiệc sinh nhật bé Thanh Trang Dịch vụ ông già Noel Xiếc thú vui nhộn Biểu diễn xiếc quay đĩa Dịch vụ tổ chức tiệc uy tín Khám phá dịch vụ của chúng tôi Tiệc sinh nhật cho bé trai Trang trí tiệc cho bé gái Gói sự kiện chuyên nghiệp Chương trình giải trí hấp dẫn Dịch vụ hỗ trợ sự kiện Trang trí tiệc cưới đẹp Khởi đầu thành công với khai trương Chuyên gia tư vấn sự kiện Xem ảnh các sự kiện đẹp Tin mới về sự kiện Kết nối với đội ngũ chuyên gia Chú hề vui nhộn cho tiệc sinh nhật Ý tưởng tiệc cuối năm Tất niên độc đáo Trang trí tiệc hiện đại Tổ chức sinh nhật cho Hải Đăng Sinh nhật độc quyền Khánh Vân Phong cách tiệc Bích Ngân Trang trí tiệc bé Thanh Trang Thuê dịch vụ ông già Noel chuyên nghiệp Xem xiếc khỉ đặc sắc Xiếc quay đĩa thú vị
Trang chủ Giới thiệu Sinh nhật bé trai Sinh nhật bé gái Tổ chức sự kiện Biểu diễn giải trí Dịch vụ khác Trang trí tiệc cưới Tổ chức khai trương Tư vấn dịch vụ Thư viện ảnh Tin tức - sự kiện Liên hệ Chú hề sinh nhật Trang trí YEAR END PARTY công ty Trang trí tất niên cuối năm Trang trí tất niên xu hướng mới nhất Trang trí sinh nhật bé trai Hải Đăng Trang trí sinh nhật bé Khánh Vân Trang trí sinh nhật Bích Ngân Trang trí sinh nhật bé Thanh Trang Thuê ông già Noel phát quà Biểu diễn xiếc khỉ Xiếc quay đĩa
Thiết kế website Thiết kế website Thiết kế website Cách kháng tài khoản quảng cáo Mua bán Fanpage Facebook Dịch vụ SEO Tổ chức sinh nhật