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性能优化测试脚本说明

本目录包含了用于性能分析和优化验证的测试脚本。

测试脚本清单

1. test_performance.py - 性能基线测试

用途: 分析原版代码的性能瓶颈，生成profile报告。

运行方式:

python scripts/test_performance.py

输出:

• 终端显示性能统计
• outputs/performance/profile_*.prof - cProfile分析结果

测试配置:

• 小规模: 10只股票 × 300天
• 中等规模: 50只股票 × 500天
• 全量: 108只股票 × 500天

关键信息:

• 识别性能瓶颈函数
• 累计耗时和调用次数
• Top 20热点函数

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2. test_optimization_comparison.py - 优化对比测试

用途: 对比原版和Numba优化版各个函数的性能。

运行方式:

python scripts/test_optimization_comparison.py

输出:

• 每个优化函数的性能对比
• 加速比和性能提升百分比
• 结果一致性验证

测试函数:

1. pivots_fractal - 枢轴点检测
2. pivots_fractal_hybrid - 混合枢轴点检测
3. fit_boundary_anchor - 锚点拟合
4. calc_fitting_adherence - 拟合贴合度
5. calc_boundary_utilization - 边界利用率
6. calc_breakout_strength - 突破强度

预期结果:

• 总加速比 > 300x
• 所有输出一致（误差 < 1e-6）

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3. test_full_pipeline.py - 完整流水线测试

用途: 测试完整的批量检测流程，验证端到端性能提升。

运行方式:

python scripts/test_full_pipeline.py

输出:

• 原版流水线性能统计
• 优化版流水线性能统计
• 结果一致性验证
• 端到端加速比

测试内容:

• 加载全量数据（108只股票 × 500天）
• 运行完整批量检测
• 对比两个版本的输出DataFrame
• 验证所有数值列的一致性

预期结果:

• 原版耗时: ~30秒
• 优化版耗时: ~0.1秒
• 加速比: ~300x
• 输出完全一致

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快速测试流程

基础验证（快速）

# 1. 安装numba
pip install numba

# 2. 运行优化对比测试（~10秒）
python scripts/test_optimization_comparison.py

# 3. 查看结果
# 应显示: 总加速比 332x, 所有输出一致

完整验证（耗时）

# 1. 运行性能基线测试（~1分钟）
python scripts/test_performance.py

# 2. 运行完整流水线测试（~1分钟）
python scripts/test_full_pipeline.py

# 3. 查看profile结果（可选）
pip install snakeviz
snakeviz outputs/performance/profile_全量测试.prof

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测试结果解读

性能基线测试

重点关注：

• pivots_fractal: 最大瓶颈（~22秒，72%）
• nanmax/nanmin: 大量调用开销（~16秒，52%）
• fit_boundary_anchor: 次要瓶颈（~6秒，20%）

优化对比测试

重点关注：

• 加速比: 应 > 100x（枢轴点检测）
• 结果一致性: 所有输出应显示"[OK] 一致"
• 总性能提升: 应 > 99%

完整流水线测试

重点关注：

• 端到端加速比: 应 > 200x
• 输出一致性: 所有数值列误差 < 1e-6
• 实际耗时: 优化版应 < 1秒

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常见问题

Q: 测试失败，提示 "No module named 'numba'"

A: 需要先安装numba：

pip install numba

Q: 优化对比测试显示 "无法启用优化"

A: 检查以下几点：

1. numba是否安装成功
2. src/converging_triangle_optimized.py 是否存在
3. Python版本是否 >= 3.7

Q: 完整流水线测试运行很慢（> 5分钟）

A: 可能的原因：

1. 首次运行: Numba需要JIT编译，第一次会慢
2. 优化未生效: 检查是否显示"已启用Numba加速"
3. 数据量大: 全量测试需要处理28,000+个点

解决方法：

• 等待第一次编译完成
• 确认优化版正确导入
• 考虑先用小规模数据测试

Q: 结果不一致，显示 "[ERR] 不一致"

A: 检查以下几点：

1. 误差大小: 如果 < 1e-6，属于正常浮点误差
2. Numba版本: 建议使用 0.56+
3. NumPy版本: 确保版本兼容

如果误差很大（> 1e-3），请：

• 检查优化代码是否正确实现
• 运行单元测试逐个函数排查
• 查看profile确认调用路径

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Profile结果查看

使用snakeviz可视化

# 安装snakeviz
pip install snakeviz

# 查看profile结果
snakeviz outputs/performance/profile_全量测试.prof

# 浏览器会自动打开，显示交互式火焰图

使用cProfile内置工具

# 查看Top 20热点函数
python -m pstats outputs/performance/profile_全量测试.prof

# 进入交互模式后输入：
# sort cumulative
# stats 20

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测试数据说明

数据规模

• 小规模: 10只股票 × 300天 = 610个检测点
• 中等规模: 50只股票 × 500天 = 13,050个检测点
• 全量: 108只股票 × 500天 = 28,188个检测点

数据来源

• 位置: data/*.pkl
• 格式: Pickle序列化的字典
• 内容: OHLCV数据 + 股票代码/名称

数据处理

• 自动过滤NaN值
• 仅使用有效交易日
• 窗口大小: 240天

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性能优化原理

Numba JIT编译

Numba将Python代码编译为机器码，消除解释器开销：

# 原版：解释执行，慢
for i in range(n):
    # Python解释器逐行执行
    ...

# Numba优化：编译为机器码，快
@numba.jit(nopython=True)
for i in range(n):
    # 编译为机器码，直接执行
    ...

优化技巧

1. 预分配数组: 避免动态扩容
2. 提前终止: 发现不满足条件立即跳出
3. 缓存编译结果: cache=True 避免重复编译
4. nopython模式: 完全编译为机器码

为什么加速这么多？

• 枢轴点检测: 大量嵌套循环 → Numba擅长优化循环
• NumPy函数开销: 180万次调用 → JIT编译消除开销
• 纯Python计算: 二分搜索、统计计算 → 编译为机器码

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相关文档

• docs/性能优化方案.md - 详细优化文档
• docs/性能优化执行总结.md - 快速总结
• src/converging_triangle_optimized.py - 优化实现代码

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最后更新: 2026-01-27