2013/12/12 のTsukuba.rb の発表資料です。

1. Rubyで連結リスト使うための
gemを作った
@gam0022

2. 自己紹介
Twitter: @gam0022
情報科学類3年(coins11)
@daigoroubot の飼い主
COJT SWコース
Ruby と C#
けっこうなんでも書きます

3. 作った動機
Rubyでオーバーヘッドを気にせずに
再帰プログラミングをしたかった。
(情報特別講義の課題)

4. Rubyで再帰プログラミング
Ruby の Array は 配列で実装されている。
遅い ＋ メモリを消費する
次の操作が
先頭への要素の追加(cons)
連結(append)
push などが破壊的操作
再帰プログラミングをするのには致命的

5. なんとかしたい
リストのデータ構造を自分で作ってみた！
ImmutableList

6. ImmutableList
特徴
単方向連結リスト(singly-circularly-linked list)
非破壊的(immutable)
Cで実装 (C Extensions)
Rubyで実装すると、オーバーヘッドが多すぎる
RubyGemsでは、Cで実装されたLinkedListは見つから
なかった

7. ImmutableList
OCaml を意識したメソッド
cons
head, tail
rev_append, rev, append
length
nth

8. Basic

9. Benchmark
先頭に長さ3のリストを連結するのにかかった秒数
連結回数
Array
ImmutableList
10
1.5E-05
2E-05
1000
0.007251
0.00166
10000
0.727542
0.015206
100000
102.080825
0.414083

10. メモリ効率の良さ
Arrayの連結(C = A + B) : メモリの使用量が2倍
B
A
1
2
3
+
1
2
3
4
4
6
5
8
7
C
5
6
7
8
4
5
6
7
B
A
1
2
3
8

11. メモリ効率の良さ
ImutableListの連結(C = A + B): BとCはメモリを共有
B
A
1
3
2
+
4
6
5
7
8
C
1
2
3
B
A
1
2
3
4
5
6
7
8

12. Quick Sort とは
クイックソート
一般的に最も高速なソート O(n log n)、安定ソートではない
アルゴリズム
1. 適当に数(ピポット)を選ぶ
2. ピポットより小さい数を前方、大きい数を後方に分割
3. 2分割されたデータで更に繰り返す

13. Quick Sort 素朴な実装
tempとか実装上の都合
の変数が多い (#･ ･)
プログラムの動作が追い
にくい (#･ ･)
読みにくい (#･ ･)

14. Quick Sort 再帰版

15. RubyGemsで公開中
RubyGemとは
Rubyのライブラリのパッケージ管理システム

16. Install
コマンド一発で導入可能

17. ご静聴ありがとうございました
詳しい話はブログで
「ruby immutable_list」で検索
http://gam0022.net/blog/2013/10/22/immutablelist-gem/
http://gam0022.net/blog/2013/10/18/gems-withextensions/

18. 余談
RubyのC拡張は作りやすさは素晴らしい。
しかし、デメリットもある。
Rubyを改良するための大きな変更がしたいときに、C拡張
が足を引っ張る。
効率の良いGCを取り入れたいが、それまでのライブラリが
使えなくなる。

19. RGenGC
GCは重い処理。
現状のRubyは mark&sweep 方式(全探索で遅い)
Ruby 2.1 では世代別GCが採用予定
RGecGC
過去のC拡張の互換性を保ちつつ高速化
http://www.atdot.net/ ko1/activities/
RubyKaigi2013-ko1.pdf