Python In 运算符 - 短路

Question

我在Short-Circuiting in Python 上阅读了一篇有趣的帖子，想知道in 运算符是否是这样。我的简单测试会得出结论，它不会：

%%timeit -n 1000
0 in list(range(10))
1000 loops, best of 3: 639 ns per loop

%%timeit -n 1000
0 in list(range(1000))
1000 loops, best of 3: 23.7 µs per loop
# larger the list, the longer it takes. however, i do notice that a higher 
# value does take longer.

%%timeit -n 1000
999 in list(range(1000))
1000 loops, best of 3: 45.1 µs per loop

有没有详细解释为什么999 比0 花费的时间更长。 in 操作符像循环吗？

另外，有没有办法告诉in 运算符在找到值后“停止循环”（或者这是我没有看到的已经默认的行为）？

最后 - 是否有另一个我正在跳过的运算符/函数与我所说的“短路”in 相关？

Answer 1

确实会发生短路。 in 运算符调用 __contains__ 方法，而每个类又以不同的方式实现该方法（在您的情况下为 list）。搜索999 花费的时间大约是搜索0 的两倍，因为一半的工作是创建列表，另一半是迭代它，这在0 的情况下是短路的。

Answer 2

in 对list 对象的实现见list_contains。它对列表执行扫描，如果最后一个比较找到了元素，它会提前退出，继续在那里没有意义。

涉及的循环是：

for (i = 0, cmp = 0 ; cmp == 0 && i < Py_SIZE(a); ++i)
    cmp = PyObject_RichCompareBool(el, PyList_GET_ITEM(a, i),
                                       Py_EQ);

如果cmp 是1（从PyObject_RichCompareBool 返回的匹配值），则for 循环条件(cmp == 0 && i < Py_SIZE(a)) 变为假并终止。

对于内置的列表对象，in 调用的是 C 函数（用于 CPython）。对于 Python 的其他实现，这可以是使用不同语言结构的不同语言。

对于 Python 中的用户定义类，所调用的内容在参考手册的 Membership test operations 中定义，请查看那里以了解所调用的内容。

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你也可以通过时间来得出这个结论：

l = [*range(1000)]    
%timeit 1 in l
85.8 ns ± 11.9 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)
%timeit 999 in l
22 µs ± 221 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

元素越远，您需要扫描的越多。如果它没有短路，所有in 操作都会产生相似的时序。

Answer 3

这是另一个带有哈希对象的外观，set：

from time import time

qlist = list(range(1000))
qset = set(qlist)

start = time()
for i in range(1000):
    0 in qlist
print time() - start

start = time()
for i in range(1000):
    999 in qlist
print time() - start

start = time()
for i in range(1000):
    0 in qset
print time() - start

start = time()
for i in range(1000):
    999 in qset
print time() - start

输出：

0.000172853469849    0 in list
0.0399038791656    999 in list
0.000147104263306i   0 in set
0.000195980072021  999 in set

正如其他人所说，list 实现必须执行顺序搜索。集合包含使用哈希值，与在检查的第一个元素中查找项目相当。