序列赋值引发的Python列表陷进

枫铃3年前 (2021-09-30)Python223

序列赋值是Python默认操作,如果使用不当,有可能会掉入语法陷阱。

+

+是指把两个序列的元素拼接在一起。通常+号两侧的序列由相同类型的数据所构成,在拼接的过程中,两个被操作的序列都不会被修改,Python会新建一个包含同样类型数据的序列作为拼接的结果。比如:

a = [1] 
b = [2] 
c = a + b 
print(a, b, c) 
print(id(a), id(b), id(c)) 

结果为:

[1] [2] [1, 2] 
2409610524480 2409610523520 2409610523648 

*

如果想要把一个序列复制几份然后再拼接起来,更快捷的做法是把这个序列乘以一个整数。同样,这个操作会产生一个新序列:

>>> l = [1] 
>>> l * 5 
[1, 1, 1, 1, 1] 
>>> 5 * "a" 
'aaaaa' 

+*都遵循这个规律,不修改原有的操作对象,而是构建一个全新的序列。

列表套列表的陷进

猜猜这个结果会是啥:

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'''
x = ["x"] 
my_list = [x] * 3 
print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['x']] 
 
x2 = my_list[2] 
x2[0] = "y" 
print(my_list) 

讲道理,应该是[[‘x’], [‘x’], [‘y’]],但是错了,实际是:

[['y'], ['y'], ['y']] 

Unbelievable!给my_list的最后一个元素的列表赋值,结果所有三个元素的列表都被赋值了!这反映出my_list这三个元素不是3个列表,而是3个列表引用,指向了同一个相同的列表。相当于:

x = ["x"] 
my_list = [] 
for i in range(3): 
    my_list.append(x)  # 追加相同对象 
 
x2 = my_list[2] 
x2[0] = "y" 
print(my_list)  # [['y'], ['y'], ['y']] 

每次都追加了同一个对象到my_list。如果想生成3个不同列表,那么需要在每次迭代中新建列表:

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'''
my_list = [] 
for i in range(3): 
    x = ["x"]  # 新建列表 
    my_list.append(x) 
 
x2 = my_list[2] 
x2[0] = "y" 
print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['y']] 

这样就符合预期了。可以用列表推导简化代码:

x = ["x"] 
my_list = [x for i range(3)] 
 
x2 = my_list[2]   
x2[0] = "y" 
print(my_list)  # [['x'], ['x'], ['y']] 

教训:

新建列表中的列表,使用列表推导,不要使用*运算符。

如果a * n这个语句中,序列a里的元素是对其他可变对象的引用的话,就需要格外注意了,这可能不是你想要的效果。

+=

a += b虽然意思是a = a + b,但是它背后的特殊方法是__iadd__,如果一个类没有实现这个方法的话,Python才会退一步调用__add____iadd__方法会直接在原对象中追加,__add__方法会先生成新对象再赋值。

*=

+=的这些概念也适用于*=,只是后者对应的是__imul__。追加还是新对象,在作用到可变序列和不可变序列时效果明显,示例:

# 可变序列,追加 
>>> l = [1, 2, 3] 
>>> id(l) 
2135319475136 
>>> l *= 2 
>>> l 
[1, 2, 3, 1, 2, 3] 
>>> id(l) 
2135319475136  # id一样 
 
# 不可变序列,新对象 
>>> t = (1, 2, 3) 
>>> id(t) 
2135322139520 
>>> t *= 2 
>>> id(t) 
2135321695424  # id不一样 

元组套列表的陷进

>>> t = (1, 2, [30, 40]) 
>>> t[2] += [50, 60] 

猜猜会发生下面4种情况中的哪一种?a.t变成(1, 2, [30, 40, 50, 60])b.因为tuple不支持对它的元素赋值,所以会抛出TypeError异常c.以上两个都不是d.a和b都是对的因为元组不能赋值,所以我会毫不犹豫的选择b。但实际上答案是d!a和b都是对的,既会赋值成功,也会报错:

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>>> t = (1, 2, [30, 40]) 
>>> t[2] += [50, 60] 
Traceback (most recent call last): 
  File "<input>", line 1, in <module> 
TypeError: 'tuple' object does not support item assignment 
>>> t 
(1, 2, [30, 40, 50, 60]) 

Oh No!为什么?
一、赋值成功,因为t[2]指向的是一个可变对象(列表[30, 40]),可变对象是能赋值的。

二、报错,因为可变对象赋值给了不可变对象(元组t),不可变对象不能赋值。

写成t[2].extend([50, 60])能避免这个异常。

教训:

  • 不要把可变对象放在元组里面。
  • +=不是一个原子操作,虽然抛出了异常,但还是完成了操作。

这位巴西作者说到,在他15年的Python生涯中,他还没见过谁在这个地方吃过亏。

小结

本文分别介绍了+*和列表套列表的陷阱,+=*=和元组套列表的陷阱,并分别得出了教训。这是动态语言的弊端,在运行后才能知道有没有类型错误,只能积累代码经验来避免。鱼与熊掌不可兼得,在享受Python语法简洁的便利同时,也得付出运行报错排查麻烦的代价。

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