艦これの計算を高速化するTipsまとめ その1 ref: https://qiita.com/YSRKEN/items/bd51a46e0be6e65888c5

calc1.txt

○対象となる艦載機の一覧を取得
[零観, 紫雲, 夜偵, 天山村田, 九七友永, 九七友永, 天山友永, 天山村田, 流星改]

○命中値で安定ソート
[零観(命中2), 紫雲(1), 夜偵(1), 天山村田(2), 九七友永(3), 九七友永(3), 天山友永(3), 天山村田(2), 流星改(0)]
↓
[九七友永(3), 九七友永(3), 天山友永(3), 零観(2), 天山村田(2), 天山村田(2), 紫雲(1), 夜偵(1), 流星改(0)]

○それぞれの触接選択率を計算
[九七友永(索敵4), 九七友永(4), 天山友永(5), 零観(6), 天山村田(4), 天山村田(4), 紫雲(8), 夜偵(3), 流星改(2)]
↓
[九七友永(28％), 九七友永(28％), 天山友永(35％), 零観(42％), 天山村田(28％), 天山村田(28％), 紫雲(56％), 夜偵(21％), 流星改(14％)]

○実際に選択される確率を求める。先頭から順に判定されることに注意
[九七友永(28％), 九七友永(20.2％), 天山友永(18.1％), 零観(14.2％), 天山村田(5.5％), 天山村田(3.9％), 紫雲(5.7％), 夜偵(0.9％), 流星改(0.5％)]
※どれも選択されず、触接に失敗する確率は3.0％

result1.txt

制空状態の判定(簡単な書き方)
経過時間：5.383422374725342[s]
処理時間：0.5383422374725342[us/回]
制空状態の判定(高速な書き方)
経過時間：2.907625675201416[s]
処理時間：0.29076256752014157[us/回]

result2.txt

St1撃墜処理(簡単な書き方)
経過時間：2.6160950660705566[s]
処理時間：2.616095066070556[us/回]
St1撃墜処理(高速な書き方)
経過時間：1.1893696784973145[s]
処理時間：1.1893696784973145[us/回]

sample1.py

from time import time

def get_fighter_combat_result(fighter_power: int, enemy_fighter_power: int) -> int:
    """制空状態の判定(通常版)
    """
    if fighter_power >= 3 * enemy_fighter_power:
        return 0  # 制空権確保
    elif fighter_power * 2 >= 3 * enemy_fighter_power:
        return 1  # 航空優勢
    elif fighter_power * 3 > 2 * enemy_fighter_power:
        return 2  # 航空均衡
    elif fighter_power * 3 > enemy_fighter_power:
        return 3  # 航空劣勢
    else:
        return 4  # 制空権喪失

# 事前計算する
max_fighter_power: int = 1000  # 最大の制空値
result_list = [[0 for i in range(max_fighter_power)] for j in range(max_fighter_power)]  # キャッシュ
for i in range(0, max_fighter_power):
    for j in range(0, max_fighter_power):
        if i >= 3 * j:
            result_list[i][j] = 0  # 制空権確保
        elif i * 2 >= 3 * j:
            result_list[i][j] = 1  # 航空優勢
        elif i * 3 > 2 * j:
            result_list[i][j] = 2  # 航空均衡
        elif i * 3 > j:
            result_list[i][j] = 3  # 航空劣勢
        else:
            result_list[i][j] = 4  # 制空権喪失

def get_fighter_combat_result_fast(fighter_power: int, enemy_fighter_power: int) -> int:
    """制空状態の判定(高速)
    """
    return result_list[fighter_power][enemy_fighter_power]

print('制空状態の判定(簡単な書き方)')
fighter_power: int = 120  # 艦隊の制空値
enemy_fighter_power: int = 120    # 敵艦隊の制空値
loop_size: int = 10000000    # ループサイズ
# 測定ループ開始
start_time = time()
for _ in range(0, loop_size):
    result = get_fighter_combat_result(fighter_power, enemy_fighter_power)
elapsed_time = time() - start_time
# 測定ループ終了
print(f'経過時間：{elapsed_time}[s]')
print(f'処理時間：{elapsed_time / loop_size * 1000 * 1000}[us/回]')

print('制空状態の判定(高速な書き方)')
fighter_power: int = 120  # 艦隊の制空値
enemy_fighter_power: int = 120    # 敵艦隊の制空値
loop_size: int = 10000000    # ループサイズ
# 測定ループ開始
start_time = time()
for _ in range(0, loop_size):
    result = get_fighter_combat_result_fast(fighter_power, enemy_fighter_power)
elapsed_time = time() - start_time
# 測定ループ終了
print(f'経過時間：{elapsed_time}[s]')
print(f'処理時間：{elapsed_time / loop_size * 1000 * 1000}[us/回]')

sample2.py

from time import time
import random
import math

def calc_new_friend_slots(fighter_combat_result: int, slot: int) -> int:
    """St1撃墜処理(通常版)
    """
    if fighter_combat_result == 0:
        # 制空権確保
        return slot - math.floor(slot * random.randint(7, 15) / 256)
    elif fighter_combat_result == 1:
        # 航空優勢
        return slot - math.floor(slot * random.randint(20, 45) / 256)
    elif fighter_combat_result == 2:
        # 制空均衡
        return slot - math.floor(slot * random.randint(30, 75) / 256)
    elif fighter_combat_result == 3:
        # 航空劣勢
        return slot - math.floor(slot * random.randint(40, 105) / 256)
    else:
        # 制空権喪失
        return slot - math.floor(slot * random.randint(65, 150) / 256)

# 事前計算する
max_slot: int = 100  # 最大の搭載数
result_list = [[0 for i in range(max_slot)] for j in range(5)]
min_per = [7, 20, 30, 40, 65]
max_per = [15, 45, 75, 105, 150]
for i in range(0, 5):
    for j in range(0, max_slot):
        temp = list(map(lambda x: j - math.floor(j * x / 256), range(min_per[i], max_per[i] + 1)))
        result_list[i][j] = temp

def calc_new_friend_slots_fast(fighter_combat_result: int, slot: int) -> int:
    """St1撃墜処理(高速)
    """
    return random.choice(result_list[fighter_combat_result][slot])

print('St1撃墜処理(簡単な書き方)')
fighter_combat_result: int = 2  # 制空状態
friend_slot: int = 46     # 自艦隊のあるスロットの現搭載数
loop_size: int = 1000000  # ループサイズ
# 測定ループ開始
start_time = time()
for _ in range(0, loop_size):
    result = calc_new_friend_slots(fighter_combat_result, friend_slot)
elapsed_time = time() - start_time
# 測定ループ終了
print(f'経過時間：{elapsed_time}[s]')
print(f'処理時間：{elapsed_time / loop_size * 1000 * 1000}[us/回]')

print('St1撃墜処理(高速な書き方)')
fighter_combat_result: int = 2  # 制空状態
friend_slot: int = 46     # 自艦隊のあるスロットの現搭載数
loop_size: int = 1000000  # ループサイズ
# 測定ループ開始
start_time = time()
for _ in range(0, loop_size):
    result = calc_new_friend_slots_fast(fighter_combat_result, friend_slot)
elapsed_time = time() - start_time
# 測定ループ終了
print(f'経過時間：{elapsed_time}[s]')
print(f'処理時間：{elapsed_time / loop_size * 1000 * 1000}[us/回]')