当阵列大于 800，000，000 时，我的 Fortran 筛会显著变慢
我是一名物理学家，最近我一直在与Fortran合作。起初，我广泛使用Java进行娱乐，因为它是我学习的第一门语言，但我放弃了它，转而使用Fortran和C。我对素数有一种业余爱好，所以我创建了一个素数筛。我能在15秒内找到所有2^31以内的素数。这是Java的最大数组大小，所以到此为止。我小心翼翼地移植代码（我的意思是，小心点，我很沮丧我的代码太慢，找不到错误，所以我将Fortran代码移植回Java，以验证这不是我的错，然后将其移植回Fortran，擦除每次迭代！）。问题是，大约80000000 Fortran将陷入停顿。至此，它击败了Java，但在那之后，它的速度慢得惊人。我花了几个小时来绘制它并拟合曲线。它速度呈指数级下降，可能需要数百年才能解决Java级别的问题。我问过很多人都没有结果。为什么我会这样？！？！有没有聪明的Fortran程序员可以帮我？我正在运行Macbook Pro 2013年末i5。我的代码如下。
program sieve
integer(4),allocatable:: prime(:)
integer(4)::a,max,b,primeCount
write(*,*)"Welcome to the slow prime number sieve!"
write(*,*)"--------------------------------------------"
write(*,*)"Up to what numbers do you need to find primes for?"
write(*,*)"Enter a number below 2^(32-1)"
read*, max
primeCount=0
allocate(prime(max))
prime(1)=1
do a=2,int(sqrt(real(max))) !the main loop
if(prime(a)==0)then !if the number is marked as prime procede
do b=2*a,max,a !eliminate all the numbers that are multiples of the number
if(prime(b)==0)then !but only spend time eliminating if the number is still marked prime
prime(b)=1
end if
end do
end if
end do
do a=1,max
if(prime(a)==0)then
primeCount=primeCount+1
end if
end do
print*, primeCount
end program
编辑：我的机器安装了4 Gig内存
共有3个答案
您只能将奇数存储在素数数组中。这会将质数数组的大小减少到一半和循环大小。还要确保对编译器使用最佳优化。
这更像是我之前评论的扩展版本，而不是答案。我认为你没有将prime的所有元素都设置为0的错误正在影响代码的运行时间，尽管我最初的评估是它使它更快。
您的原始代码无法将< code >素数的所有元素设置为< code>0。当第一次遇到这些语句时，很有可能:
do a=2,int(sqrt(real(max))) !the main loop
if(prime(a)==0)then !if the number is marked as prime procede
prime（2）的值不是0，因此您的算法无法将
，并且您的程序可以运行到完成，而无需将数字标记为prime。我预计这个错误会使您的代码更快，因为它除了偶然之外不会进入内部循环。prime的元素被初始化为
0，否则无法保证
prime（a）0
也许更快，但如此破碎，不值得衡量其性能。
我看到了几种可以加快代码速度的方法，尽管它们似乎都不能解释性能的急剧下降。最有可能的罪魁祸首似乎是亚历山大·沃格特（Alexander Vogt）建议的RAM限制。
您应该做的第一件事是将< code>prime从< code>integer改为< code>logical array。这降低了内存需求，也加快了< code>if (prime(a)==0)的计算速度。
代码的相关部分将如下所示
logical(1),allocatable:: prime(:)
primeCount=0
allocate(prime(max))
prime = .false.
prime(1)=.true.
do a=2,int(sqrt(real(max))) !the main loop
if(.not. prime(a))then !if the number is marked as prime procede
do b=2*a,max,a !eliminate all the numbers that are multiples of the number
if(.not. prime(b))then !but only spend time eliminating if the number is still marked prime
prime(b)=.true.
end if
end do
end if
end do
do a=1,max
if(.not. prime(a))then
primeCount=primeCount+1
end if
end do
我不做任何Java编程，但在Matlab中，如果你声明素数（1：max）=0，然后只切换0和1的值，我会认为Matlab将数组视为逻辑数组。Java可能也在做同样的事情。这可以解释为什么您的Java代码不会受到性能下降的影响（假设RAM约束确实是问题所在）。
编辑：我做了一些实验。
在我的机器上（Debian Linux 64位，i3，16GB RAM，如果14带有默认标志），它花了22秒，最大= 8亿（8E8）。最大 =2E9 需要 60 秒。这不是问题中报告的小时数。同样在每种情况下，素数数组碰巧被初始化为零。
此外，使用integer（1）使程序运行速度比使用integer（4）快33%。使用逻辑（1），它的运行速度比使用integer（1）快不到5%。这种行为可能是由于更好地使用了cash，因为Prime的每个元素在内存中占用的空间更少，因此处理器可以用当前现金中的数据更快地进行大量迭代。
我由此得出的结论是，正如Alexander Vogt所指出的，罪魁祸首是缺少RAM，正如HighPerformanceMark所指出的，作者的体验很有可能没有受到初始化< code>prime数组的遗漏的影响(尽管这绝对不应该发生)。此外，我怀疑Java将< code>prime声明为一个逻辑数组，这就是为什么那里没有出现问题。(虽然2^31在爪哇用了15秒？这里使用的Fortran代码与此相去甚远。真的是相同的代码吗？)
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所以，我正在尝试匹配 2 个不同的数组。如果相同的单元格匹配，我想使用 .slice 方法从一个数组中删除该单元格。 编辑:我想做的是从数组1中移除一个数字，如果数组2包含一个匹配的数字。代码现在的工作方式是只删除1个条目。我要删除第一个数组中的所有条目。 我尝试运行这个，在控制台日志下，array1没有变化。似乎拼接方法没有删除任何单元格。我搜索了SE，但没有找到任何可以帮助我的东西。
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