python输出set是元素位置会改变_python输出set是元素位置会改变


Set 是无序容器,它的插入顺序与迭代(或者 print)输出的顺序不保证与插入顺序一致,与 Dict 类似的问题,Set 的输出顺序是如何决定的呢?

首先我们从 Set 的输出开始寻找蛛丝马迹,在 Dict 的研究中,我们知道对象的输出由 *_repr 函数实现,对于 SetObject 这个函数是 set_repr:


// Objects/setobject.c:579

set_repr(PySetObject *so)
{
    // ··· ···

    // Set 转换为 List
    keys = PySequence_List((PyObject *)so);
    
    // ··· ···

    // 获得 List 的字符串
    listrepr = PyObject_Repr(keys);
    
    // 截掉 List 输出左右两端的 "[" 和 "]"
    tmp = PyUnicode_Substring(listrepr, 1, PyUnicode_GET_LENGTH(listrepr)-1);
    // ··· ···

    // 拼接输出
    // ··· ···

    return result;
}


Set 的输出经历了以下步骤:

  • Set 转换为 List;
  • List 转换为 String;
  • 舍弃 List 输出左右两端的方括号,替换为小括号 ();

我们又一次见到了熟悉的面孔 PySequence_List,该函数的作用是将可迭代对象转换为 List 对象。Set 也是可迭代对象,具体的迭代操作由:


// Objects/setobject.c:867

static PyObject *setiter_iternext(setiterobject *si){
    // ··· ···
}


该函数的代码表明 Set 对象的遍历,实际上是对 Set->table 的遍历,但是会忽略 NULL 和 dummy 元素。Set 的遍历顺序由其 table 中 entry 的实际排布决定。Set 元素的插入方式,可以参看上一节的介绍,其中包含了 Set 的 lookup 逻辑。

验证

下面以一个简单的例子验证我们的理解。首先创建一个空的 Set,命名为 a。为了方便,依然使用整数作为 Key,原因是整数的 hash 就是它们自身。


a = set()


此时 a 的 table 长度为初始值 8。依次插入 1~4,会分别插入 table[1~4]。当插入 5 的时候,5/8 > 3/5,table 会伸缩到 4 倍有效元素数量 5 * 4 = 20,在实际分配的时候,内存尺寸会对 2^n 向上取整, 实际伸缩 table 长度到 32。


a.update([1,2,3,4])


此时 table 的样子:


python输出set是元素位置会改变_c++ set 遍历_02


下面插入 5:


# resize the table firstly, then insert.
a.add(5)


经过 resize 的 table 看起来如此:


python输出set是元素位置会改变_List_03


如果将 a 打印出来,输出的顺序应该就是 1~5,#0 处的 NULL 会被忽略掉。


print(a)


输出:


{1, 2, 3, 4, 5}


注意,此时 table 的长度已经是 32 了,下面插入一个较大的 Key = 32,对 32 求模刚好为 0,那么它会被插入到 #0:


a.add(32)
print(a)


python输出set是元素位置会改变_迭代_04


上面的输出也可以印证这一点,输出:


{32, 1, 2, 3, 4, 5}


新插入的 32 打破了插入顺序和 Key 的大小顺序。 同理:

  • 如果继续插入 Key = 39,它会出现在 #7 的位置;
  • 再插入 Key = 70,则会出现在 #6 的位置;


python输出set是元素位置会改变_c++ set 遍历_05


我们通过代码来验证


a.add(39)
a.add(70)
print(a)


输出:


{32, 1, 2, 3, 4, 5, 70, 39}


哈! 与预期完全一致!