Оптимизация / кэширование алгоритма Дейкстры

У меня есть следующий алгоритм Дейкстры с тремя входными переменными (начало, останов и время). Для завершения требуется около 0,5-1 с. Мой хостинг-провайдер говорит, что он использует слишком много ресурсов, и я должен реализовать некоторый механизм кэширования. Мой вопрос, как?

Поскольку у меня есть 3 переменные, если только один из них изменяется – весь результат отличается (потому что у меня есть несколько дополнительных инструкций со временем, неважно). Итак, как реализовать некоторый механизм кэширования или сделать некоторую оптимизацию?

У меня 1700 узлов .

<?php require_once("../includes/db_connection.php"); ?> <?php require("../includes/functions.php"); ?> <?php require("../includes/global_variables.php"); ?> <?php // Function to put "maxValues" into time (in my case 10 000 because I know it can't take longer than that from source to end node) function array_push_key(&$array, $key, $value) { $array[$key] = $value; } // Start the counter $timeM = microtime(); $timeM = explode(' ', $timeM); $timeM = $timeM[1] + $timeM[0]; $start = $timeM; // Get provided values $startStop = $_GET["start"]; $endStop = $_GET["end"]; $startTime = $_GET["time"]; // Initialize arrays $time = array(); $previousNode = array(); $allStops = array(); // [5] = 119 --> You can get to stop no. 5 by line no. 119 // line to source node is 0 $lineToThisStop = array(); $lineToThisStop[$startStop] = 0; // Populate arrays $result=mysql_query("SELECT stop_id FROM db_stops", $connection); potvrdi_unos($result); $counter = 0; while($rows = mysql_fetch_array($result)){ array_push_key($time, $rows["stop_id"], 10000); array_push($allStops, $rows["stop_id"]); // Locate startStop in the allStops array to unset it few lines later if ($rows["id"] == $startStop) { $poz = $brojac; } $counter++; } // Set starting time to starting stop $time[$startStop] = $startTime; // Set it activeNode $activeNode = $startStop; // Unset it in allStops array (so it doens't have to be checked later) unset($allStops[$poz]); $allStops = array_values($allStops); // I can put "while (true)" because all nodes are connected in "one piece", there is NO UNCONNECTED nodes while (true) { $result=mysql_query("SELECT route_id, next_stop FROM db_stop_times WHERE stop_id = $activeNode", $connection); potvrdi_unos($result); while($rows = mysql_fetch_array($result)) { // Draw paths from active node to all other (connected) stops $nextStopArray = $rows["next_stop"]; // nextStopArray is something like "0,34,123,3123,213" - those are all stops from current, active node/stop $nextStopArray = explode(",", $nextStopArray); // sometimes it's just "4" to convert it into array if (!is_array($nextStopArray)) { $nextStopArray[0] = $nextStopArray; } for ($p = 0; $p < sizeof($nextStopArray); $p++) { $nextStop = $nextStopArray[$p]; $walkToTheStop = false; // Few checks if ($p == 0) { if ($nextStop != 0) { $pathDuration = 2; if ($lineToThisStop[$activeNode] != $rows["route_id"]) { $pathDuration = $pathDuration * 2; } } } else { $walkToTheStop = true; $pathDuration = 1; } // If that's shortest path from ActiveNode to nextStop insert it into it's time array (time to get to that stop) if (($pathDuration + $time[$activeNode]) < $time[$nextStop]) { $time[$nextStop] = $pathDuration + $time[$activeNode]; array_push_key($previousNode, $nextStop, $activeNode); // Some aditional records (5000 means "you must walk to that stop") if ($walkToTheStop) { $lineToThisStop[$nextStop] = 5000; } else { $lineToThisStop[$nextStop] = $rows["route_id"]; } } } } // Traži slijedeću stanicu (vrh) s najmanjom vrijednosti $lowestValue = 10000 + 1; for ($j = 0; $j < sizeof($allStops); $j++) { if ($time[$allStops[$j]] < $lowestValue) { $lowestValue = $time[$allStops[$j]]; $activeNode = $allStops[$j]; // Record it's position so I can unset it later $activeNodePosition = $j; } } // Unset the active node from the array - so loop before will be shorter every time for one node/stop unset($allStops[$activeNodePosition]); $allStops = array_values($allStops); // If you get to the end stop, feel free to break out of the loop if ($activeNode == $endStop) { break; } } // How long did it take? $timeM = microtime(); $timeM = explode(' ', $timeM); $timeM = $timeM[1] + $timeM[0]; $finish = $timeM; $total_time = round(($finish - $start), 4); echo 'Total time '.$total_time.' seconds.'."<br />"; ?> <?php require_once("../includes/close_connection.php"); ?> 

Микрооптимизации, но не делают:

 for ($p = 0; $p < sizeof($nextStopArray); $p++) { ... } 

вычислите sizeof ($ nextStopArray) перед циклом, иначе вы будете делать счет за каждую итерацию (и это значение не изменяется)

 $nextStopArraySize = sizeof($nextStopArray); for ($p = 0; $p < $nextStopArraySize; ++$p) { ... } 

Там есть пара мест, где это должно быть изменено.

И если вы повторяете несколько тысяч раз, ++ $ p быстрее, чем $ p ++

Но профилируйте функцию … узнайте, какие части занимают самое длинное, чтобы выполнить, и попытайтесь их оптимизировать.

РЕДАКТИРОВАТЬ

Избавьтесь от функции array_push_key как функции, просто выполните ее inline … она обойдется вам в ненужном вызове функции иначе

Создайте массив из всех узлов из вашей базы данных за пределами цикла while (true) … получите все данные в одном SQL-запросе и создайте массив поиска.

Замена

 for ($p = 0; $p < sizeof($nextStopArray); $p++) { 

с

 $nextStopArraySize = sizeof($nextStopArray); $p = -1 while (++$p < $nextStopArraySize) { ... } 

также может оказаться еще быстрее (просто убедитесь, что логика совершает правильное количество раз).

С первого взгляда (вам, кстати, действительно нужно сделать профилирование), виновником является тот факт, что вы выполняете запрос для каждого узла графа, чтобы найти его соседей:

 $result=mysql_query("SELECT route_id, next_stop FROM db_stop_times WHERE stop_id = $activeNode", $connection); 

Если у вас есть 1700 узлов, это будет выдаваться порядка тысячи запросов. Вместо того, чтобы часто ударять базу данных, кешируйте эти данные базы данных чем-то вроде memcached и возвращайтесь обратно в базу данных без промахов в кеше.

он использует слишком много ресурсов

Какой ресурс? (ЦП? Память? Полоса пропускания сети? Нагрузка ввода-вывода на сервере базы данных?)

 while (true) { $result=mysql_query("SELECT route_id, next_stop FROM db_stop_times WHERE stop_id = $activeNode", $connection); 

Если я читаю это право, вы делаете вызов базы данных для каждого узла в каждой попытке поиска пути. Каждый из этих вызовов будет блокироваться на некоторое время, ожидая ответа из базы данных. Даже если у вас есть быстрая база данных, она должна занять несколько миллисекунд (если только база данных не работает на том же сервере, что и ваш код). Поэтому я рискну предположить, что большая часть вашего времени выполнения тратится на ожидание ответов из базы данных.

Кроме того, если ваша база данных не имеет надлежащих индексов, каждый запрос может выполнить полное сканирование таблицы …

Решение прост: загрузите db_stop_times в память при запуске приложения и используйте это представление в памяти при разрешении соседних узлов.

Изменить: Да, индекс для stop_id будет правильным индексом для этого запроса. Что касается практического кэширования, я не знаю PHP, но с чем-то вроде Java (или C #, или C ++, или даже C) я бы использовал представление формы

 class Node { Link[] links; } class Link { int time; Node destination; } 

это будет немного быстрее, чем memcached, но предполагает, что вы можете удобно разместить всю таблицу в основной памяти. Если вы не можете этого сделать, я бы использовал систему кэширования, такую ​​как memcached.