Почему Python медленный и как ускорить вычисления?

Откуда медлительность: a + b — поиск метода __add__ по типам, создание нового объекта int в куче, подсчёт ссылок. Цикл по миллиону чисел — миллионы таких операций.

Что помогает, по возрастанию усилий:

1. Алгоритм и структуры данных: set вместо list для проверок принадлежности, словарь вместо поиска в цикле.
2. Встроенные и стандартная библиотека — циклы внутри на C: sum(x*x for x in xs) медленнее np.dot(arr, arr) в десятки раз, но быстрее ручного цикла с накоплением.
3. NumPy / pandas / polars — операции над массивами целиком.
4. Numba, Cython, Rust (PyO3) — компиляция горячей функции.
5. PyPy — альтернативный интерпретатор с JIT, ускоряет чистый Python в разы, но совместимость с C-расширениями хуже.
6. Параллелизм — процессы или free-threaded сборка.

Версии CPython: 3.11 — специализирующий адаптивный интерпретатор (PEP 659), заметный прирост без изменения кода; 3.13 — экспериментальный JIT (copy-and-patch).