День 1 Летней школы Julia 2025

using PyCall

# 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

# Загрузка Python и определение эквивалентных функций
py"""
import time
import numpy as np

def fib_recursive_py(n):
    if n <= 1:
        return n
    else:
        return fib_recursive_py(n-1) + fib_recursive_py(n-2)

def fib_iterative_py(n):
    if n <= 1:
        return n
    a, b = 0, 1
    for i in range(2, n+1):
        a, b = b, a + b
    return b

def sum_of_squares_py(arr):
    total = 0.0
    for x in arr:
        total += x**2
    return total

def sum_of_squares_numpy(arr):
    return np.sum(arr**2)
"""

# Создаем массивы для тестирования
n_fib = 35  # Для рекурсивного метода используем меньшее значение
n_fib_iter = 1000000
arr_size = 10000000
test_arr = rand(Float64, arr_size)

println("Сравнение производительности Julia vs Python")
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)

# Python
start_time = time()
python_recursive = py"fib_recursive_py($n_fib)"
python_time1 = time() - start_time
println("Python результат: ", python_recursive)
println("Время Julia: $(@elapsed fib_recursive(n_fib)) секунд")
println("Время Python: $python_time 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: ", julia_iterative % 1000000, " (последние 6 цифр)")

# Python
start_time = time()
python_iterative = py"fib_iterative_py($n_fib_iter)"
python_time2 = time() - start_time
println("Python результат: ", python_iterative % 1000000)
println("Время Julia: $(@elapsed fib_iterative(n_fib_iter)) секунд")
println("Время Python: $python_time 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)

# Python (чистый Python)
start_time = time()
python_sum = py"sum_of_squares_py($test_arr)"
python_time3 = time() - start_time
println("Python результат: ", python_sum)
println("Время Julia: $(@elapsed sum_of_squares(test_arr)) секунд")
println("Время Python: $python_time секунд")

# Python (numpy)
start_time = time()
python_numpy_sum = py"sum_of_squares_numpy($test_arr)"
python_numpy_time = time() - start_time
println("NumPy результат: ", python_numpy_sum)
println("Время NumPy: $python_numpy_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(python_time1 / julia_time_recursive, digits=1)
speedup_iterative = round(python_time2 / julia_time_iterative, digits=1)
speedup_sum = round(python_time3 / julia_time_sum, digits=1)
speedup_sum_numpy = round(python_numpy_time / 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")
println("Сумма квадратов (NumPy): Julia $(speedup_sum_numpy)x быстрее")