今回はシングルトンを使ったストップウォッチの実装を行いました。
現在私が作っているアプリがどうしてもスピード勝負になることが想定され、どのメソッドが一番処理に時間をかけているか調べる必要があったため、手軽に使えるように自分なりにコーディングしてみました。
#Code👨
import Foundation
class StopWatch: NSObject {
private static let measure: StopWatch = .init()
private override init() {}
var watches: [String : Date] = [:]
static func start(label: String) -> Void {
let start: Date = Date()
measure.watches.updateValue(start, forKey: label)
}
static func stop(label: String) -> Void {
guard let start: Date = measure.watches[label] else { fatalError("Label doesn't exist.") }
let time: TimeInterval = Date().timeIntervalSince(start)
measure.watches.removeValue(forKey: label)
print(label, time)
}
}
#Usage⚽️
結論としては、使い方はこのようになります。
StopWatch.start(label: "アルファベットの冪集合を導出")
//冪集合を導出する（など、重い処理）
StopWatch.stop(label: "アルファベットの冪集合を導出")
// アルファベットの冪集合を導出: 67.86 seconds
// ↑このようにプリントされる
ちなみに冪集合とは、ある集合の全ての部分集合を元にもつ集合で、例えば{A, B}の冪集合は{Φ, {A}, {B}, {A, B}}となります。
そして要素数がNの集合の冪集合は要素の数が 2^Nとなることが分かっており、
アルファベット全体のの冪集合の要素の数は2^26 = 67,108,864と膨大になります。
冪集合を計算する際の関数は再帰的に定義され、以下のように与えられます。
（参考：Find all combination of string array in swift）
extension Array {
var powerset: [[Element]] {
guard count > 0 else {
return [[]]
}
// tail contains the whole array BUT the first element
let tail = Array(self[1..<endIndex])
// head contains only the first element
let head = self[0]
// computing the tail's powerset
let withoutHead = tail.powerset
// mergin the head with the tail's powerset
let withHead = withoutHead.map { $0 + [head] }
// returning the tail's powerset and the just computed withHead array
return withHead + withoutHead
}
}
仕組みについては、今度コンビネーションの実装についても記事にしようと思っているのでその時に説明してみようと思います。
#Example🚗
上記で紹介した冪集合を使って、実際にPlaygroundで時間計測をしてみましょう。
Let's measure the time
// Uまで計測
let alphabet: [Character] = ["A", "B", "C", "D", "E", "F", "G", "H", "I", "J", "K", "L", "M", "N", "O", "P", "Q", "R", "S", "T", "U"]
// 総合計時間の計測
StopWatch.start(label: "Total time")
for i in 0..<alphabet.count {
// i文字目までのアルファベットの冪集合の計算時間の計測
StopWatch.start(label: "Alphabet's powerset elapse time \(i)")
let powerset = Array(alphabet[0..<i]).powerset
StopWatch.stop(label: "Alphabet's powerset elapse time \(i)")
// カウント
print("Alphabet's powerset count until \(alphabet[i])", powerset.count)
}
StopWatch.stop(label: "Total time")
###Result
Alphabet's powerset elapse time 0 0.005095005035400391
Alphabet's powerset count until A 1
Alphabet's powerset elapse time 1 0.0016039609909057617
Alphabet's powerset count until B 2
Alphabet's powerset elapse time 2 0.0014590024948120117
Alphabet's powerset count until C 4
Alphabet's powerset elapse time 3 0.002460002899169922
Alphabet's powerset count until D 8
Alphabet's powerset elapse time 4 0.008343935012817383
Alphabet's powerset count until E 16
Alphabet's powerset elapse time 5 0.012218952178955078
Alphabet's powerset count until F 32
Alphabet's powerset elapse time 6 0.24290001392364502
Alphabet's powerset count until G 64
Alphabet's powerset elapse time 7 0.48837602138519287
Alphabet's powerset count until H 128
Alphabet's powerset elapse time 8 0.39558398723602295
Alphabet's powerset count until I 256
Alphabet's powerset elapse time 9 0.35213494300842285
Alphabet's powerset count until J 512
Alphabet's powerset elapse time 10 0.6983180046081543
Alphabet's powerset count until K 1024
Alphabet's powerset elapse time 11 0.9306050539016724
Alphabet's powerset count until L 2048
Alphabet's powerset elapse time 12 1.2875239849090576
Alphabet's powerset count until M 4096
Alphabet's powerset elapse time 13 2.3467971086502075
Alphabet's powerset count until N 8192
Alphabet's powerset elapse time 14 5.930698037147522
Alphabet's powerset count until O 16384
Alphabet's powerset elapse time 15 11.123641014099121
Alphabet's powerset count until P 32768
Alphabet's powerset elapse time 16 23.158427953720093
Alphabet's powerset count until Q 65536
Alphabet's powerset elapse time 17 59.36393702030182
Alphabet's powerset count until R 131072
Alphabet's powerset elapse time 18 113.55426597595215
Alphabet's powerset count until S 262144
Alphabet's powerset elapse time 19 211.3655710220337
Alphabet's powerset count until T 524288
Alphabet's powerset elapse time 20 521.3869780302048
Alphabet's powerset count until U 1048576
Total time 980.5250370502472
なんと20文字目の U までで980秒もかかってしまいました。
このままZまでやったとしたらあと４時間かかる計算です。
Pythonだと恐らく一瞬でできるのですがいかにPlaygroundが重いかが分かると思います。
（ただ、Arrayの代わりにSetを利用するとか、Playground側の設定を変更するなどして速くすることはできます）
#Conclusion🥇
練習がてら記事を書いてみましたが、これからも何か書きやすいネタと時間があれば書いていこうと思います。
皆さんもぜひ使ってみてくださいねー👏
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