使用 fromkeys 和可变对象创建字典。一个惊喜[重复]

Question

我在 Python 2.6 和 3.2 中遇到了这种令我惊讶的行为：

>>> xs = dict.fromkeys(range(2), [])
>>> xs
{0: [], 1: []}
>>> xs[0].append(1)
>>> xs
{0: [1], 1: [1]}

但是，3.2 中的dict 理解表现出更礼貌的举止：

>>> xs = {i:[] for i in range(2)}
>>> xs
{0: [], 1: []}
>>> xs[0].append(1)
>>> xs
{0: [1], 1: []}
>>> 

为什么fromkeys 会这样？

Answer 1

要回答所提出的实际问题：fromkeys 的行为是这样的，因为没有其他合理的选择。让fromkeys 决定您的论点是否可变并每次都制作新副本是不合理的（甚至是不可能的）。在某些情况下，它没有意义，而在其他情况下，这是不可能的。

因此，您传入的第二个参数只是一个引用，并被照此复制。在 Python 中分配 [] 意味着“对新列表的单个引用”，而不是“每次访问此变量时都创建一个新列表”。另一种方法是传入一个生成新实例的函数，这是 dict 理解为您提供的功能。

以下是创建可变容器的多个实际副本的一些选项：

1. 正如您在问题中提到的，dict 理解允许您为每个元素执行任意语句：

   d = {k: [] for k in range(2)}
   

   这里重要的是，这相当于将赋值k = [] 放入for 循环中。每次迭代都会创建一个新列表并将其分配给一个值。

2. 使用@Andrew Clark建议的dict构造函数的形式：

   d = dict((k, []) for k in range(2))
   

   这将创建一个生成器，它在执行时再次为每个键值对分配一个新列表。

3. 使用collections.defaultdict 而不是常规的dict：

   d = collections.defaultdict(list)
   

   此选项与其他选项略有不同。 defaultdict 不会在前面创建新的列表引用，而是在您每次访问不存在的密钥时调用 list。您可以在那里随意添加键，这有时会非常方便：

   for k in range(2):
       d[k].append(42)
   

   由于您已经为新元素设置了工厂，因此它的行为实际上与您预期 fromkeys 在原始问题中的行为完全相同。

4. 当您访问潜在的新密钥时，请使用dict.setdefault。这与defaultdict 所做的类似，但它的优势在于更易于控制，因为只有您想要创建新密钥的访问才能真正创建它们：

   d = {}
   for k in range(2):
       d.setdefault(k, []).append(42)
   

   缺点是每次调用函数时都会创建一个新的空列表对象，即使它从未被赋值。这不是一个大问题，但如果你经常调用它和/或你的容器不像list 那样简单，它可能会加起来。

Answer 2

您的 Python 2.6 示例等效于以下内容，这可能有助于澄清：

>>> a = []
>>> xs = dict.fromkeys(range(2), a)

结果字典中的每个条目都将引用同一个对象。正如您所见，改变该对象的效果将通过每个 dict 条目可见，因为它是一个对象。

>>> xs[0] is a and xs[1] is a
True

使用字典推导，或者如果您被困在 Python 2.6 或更早版本并且没有字典推导，您可以通过使用 dict() 和生成器表达式来获得字典推导行为：

xs = dict((i, []) for i in range(2))

Answer 3

在第一个版本中，您使用 same 空列表对象作为两个键的值，因此如果您更改一个，那么您也会更改另一个。

看看这个：

>>> empty = []
>>> d = dict.fromkeys(range(2), empty)
>>> d
{0: [], 1: []}
>>> empty.append(1) # same as d[0].append(1) because d[0] references empty!
>>> d
{0: [1], 1: [1]}

在第二个版本中，在dict理解的每次迭代中都会创建一个new空列表对象，因此两者是相互独立的。

至于“为什么”fromkeys() 是这样工作的——好吧，如果它不是那样工作的话，那就太令人惊讶了。 fromkeys(iterable, value) 使用来自 iterable 的键构造一个新的 dict，所有键的值都为 value。如果该值是一个可变对象，并且您更改了该对象，那么您还能合理地预期会发生什么？