День 1 Летней школы Julia 2025

using MATLAB

# Запуск MATLAB сессии
mat"1+1"

# Функция для вычисления n-го числа Фибоначчи (рекурсивная)
function fib_recursive(n)
    if n <= 1
        return n
    else
        return fib_recursive(n-1) + fib_recursive(n-2)
    end
end

# Функция для вычисления n-го числа Фибоначчи (итеративная)
function fib_iterative(n)
    if n <= 1
        return BigInt(n)
    end
    a, b = BigInt(0), BigInt(1)
    for i in 2:n
        a, b = b, a + b
    end
    return b
end

# Функция для работы с массивами (сумма квадратов)
function sum_of_squares(arr)
    total = 0.0
    for x in arr
        total += x^2
    end
    return total
end

# Создаем файлы с MATLAB функциями
matlab_functions_fib_recursive_matlab = """
function result = fib_recursive_matlab(n)
    if n <= 1
        result = n;
    else
        result = fib_recursive_matlab(n-1) + fib_recursive_matlab(n-2);
    end
end
"""

matlab_functions_fib_iterative_matlab = """
function result = fib_iterative_matlab(n)
    if n <= 1
        result = n;
    else
        a = 0;
        b = 1;
        for i = 2:n
            temp = b;
            b = a + b;
            a = temp;
        end
        result = b;
    end
end
"""

matlab_functions_sum_of_squares_matlab = """
function result = sum_of_squares_matlab(arr)
    result = 0;
    for i = 1:length(arr)
        result = result + arr(i)^2;
    end
end
"""

matlab_functions_sum_of_squares_vectorized = """
function result = sum_of_squares_vectorized(arr)
    result = sum(arr.^2);
end
"""

# Записываем функции в файл
open("fib_recursive_matlab.m", "w") do file
    write(file, matlab_functions_fib_recursive_matlab)
end

open("fib_iterative_matlab.m", "w") do file
    write(file, matlab_functions_fib_iterative_matlab)
end

open("sum_of_squares_matlab.m", "w") do file
    write(file, matlab_functions_sum_of_squares_matlab)
end

open("sum_of_squares_vectorized.m", "w") do file
    write(file, matlab_functions_sum_of_squares_vectorized)
end

# Загружаем функции в MATLAB
mat"addpath($(pwd()));"  # Добавляем текущую директорию в путь MATLAB

# Создаем массивы для тестирования
n_fib = 35  # Для рекурсивного метода используем меньшее значение
n_fib_iter = 1000  # Уменьшаем для MATLAB
arr_size = 1000000  # Уменьшаем для MATLAB
test_arr = rand(Float64, arr_size)

println("Сравнение производительности Julia vs MATLAB")
println("="^50)

# Тест 1: Рекурсивное вычисление Фибоначчи
println("\n1. Рекурсивное вычисление Fib($n_fib):")

# Julia
@time julia_recursive = fib_recursive(n_fib)
println("Julia результат: ", julia_recursive)

# MATLAB
mat"tic; result1 = fib_recursive_matlab($n_fib); matlab_time = toc;"
matlab_recursive = @mget result1
matlab_time1 = (@mget matlab_time)[1]
println("MATLAB результат: ", matlab_recursive)
println("Время Julia: $(@elapsed fib_recursive(n_fib)) секунд")
println("Время MATLAB: $matlab_time1 секунд")

# Тест 2: Итеративное вычисление Фибоначчи
println("\n2. Итеративное вычисление Fib($n_fib_iter):")

# Julia
@time julia_iterative = fib_iterative(n_fib_iter)
println("Julia результат: ", string(julia_iterative)[1:20] * "...")

# MATLAB
mat"tic; result2 = fib_iterative_matlab($n_fib_iter); matlab_time = toc;"
matlab_iterative = @mget result2
matlab_time2 = (@mget matlab_time)[1]
println("MATLAB результат: ", string(matlab_iterative)[1:20]*"...")
println("Время Julia: $(@elapsed fib_iterative(n_fib_iter)) секунд")
println("Время MATLAB: $matlab_time2 секунд")

# Тест 3: Сумма квадратов массива
println("\n3. Сумма квадратов массива из $arr_size элементов:")

# Julia
@time julia_sum = sum_of_squares(test_arr)
println("Julia результат: ", julia_sum)

# MATLAB (цикл)
mat"tic; result3 = sum_of_squares_matlab($test_arr); matlab_time = toc;"
matlab_sum = @mget result3
matlab_time3 = (@mget matlab_time)[1]
println("MATLAB результат: ", matlab_sum)
println("Время Julia: $(@elapsed sum_of_squares(test_arr)) секунд")
println("Время MATLAB: $matlab_time3 секунд")

# MATLAB (векторизованный)
mat"tic; result = sum_of_squares_vectorized($test_arr); matlab_time = toc;"
matlab_vectorized = @mget result
matlab_vectorized_time = (@mget matlab_time)[1]
println("MATLAB векторизованный результат: ", matlab_vectorized)
println("Время MATLAB векторизованный: $matlab_vectorized_time секунд")

# Альтернативный подход: использование встроенных функций MATLAB
println("\n4. Использование встроенных функций MATLAB:")

# Вместо определения своих функций, используем встроенные
println("Сумма квадратов через встроенные функции:")
mat"tic; result4 = sum($test_arr .^ 2); matlab_time = toc;"
matlab_builtin = @mget result4
matlab_builtin_time = (@mget matlab_time)[1]
println("MATLAB встроенный результат: ", matlab_builtin)
println("Время MATLAB встроенный: $matlab_builtin_time секунд")

# Сравнение производительности
println("\n" * "="^50)
println("ИТОГИ СРАВНЕНИЯ:")
julia_time_recursive = @elapsed fib_recursive(n_fib)
julia_time_iterative = @elapsed fib_iterative(n_fib_iter)
julia_time_sum = @elapsed sum_of_squares(test_arr)

speedup_recursive = round(matlab_time1 / julia_time_recursive, digits=1)
speedup_iterative = round(matlab_time2 / julia_time_iterative, digits=1)
speedup_sum = round(matlab_time3 / julia_time_sum, digits=1)

println("Рекурсивный Fib: Julia $(speedup_recursive)x быстрее")
println("Итеративный Fib: Julia $(speedup_iterative)x быстрее")
println("Сумма квадратов (цикл): Julia $(speedup_sum)x быстрее")

# Очистка
rm("fib_recursive_matlab.m")  # Удаляем временные файлы
rm("fib_iterative_matlab.m")  # Удаляем временные файлы
rm("sum_of_squares_matlab.m")  # Удаляем временные файлы
rm("sum_of_squares_vectorized.m")  # Удаляем временные файлы

println("\nСравнение завершено!")