如何使用字符串列表[可能包含任何字符]作为键？

Question

基本上，我“理解”使用其他容器作为键的歧义。 - 你比较参考还是比较其中的值（以及多深）。

你不能只专门化一个列表并制作一个自定义比较/哈希运算符吗？正如我在我的应用程序中所知道的，我希望通过字符串的值（当然还有相对顺序）来比较字符串列表。

那么我将如何为这类列表编写自定义哈希？或者以另一种方式 - 我将如何对列表进行字符串化而不导致您从引入分隔符（该分隔符可能是字符串的一部分）中得到的歧义？！

关于这个问题：https://wiki.python.org/moin/DictionaryKeys
那里直接说不能使用列表；

也就是说，为什么列表不能用作字典键的简单答案是列表不提供有效的 hash 方法。当然，显而易见的问题是，“为什么不呢？”

所以我写这篇文章是为了质疑是否有办法使列表可散列；以及如何制作令人满意的 Hash 方法。

---

作为我为什么想要这个的一个例子，请看下面的代码：

namelist = sorted(["Jan", "Frank", "Kim"])
commonTrait = newTraits()
traitdict = {}
traitdict[namelist] = commonTrait;

//later I wish to retrieve it:
trait = traitdict[sorted(["Jan", "Frank", "Kim"])]

在这种直接使用中，我认为“列表的排序”并不重要（排序只是在上面的代码中完成，以使列表在包含相同内容时始终相等）。

Answer 1

如果您需要使用字符串集合作为字典键，您有两个明显的选择：如果顺序很重要，请使用tuple：

>>> d[tuple(['foo', 'bar'])] = 'baz'
>>> d['foo', 'bar']
baz
>>> d['bar', 'foo']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ('bar', 'foo')

如果顺序不一定重要，请使用frozenset：

>>> d[frozenset(['foo', 'bar'])] = 'baz'
>>> d[frozenset(['bar', 'foo'])]
'baz'
>>> d[frozenset(['bar', 'foo', 'bar'])]
'baz'

如果 count 重要但 ordering 不重要，请使用 sorted 和 tuple：

>>> d[tuple(sorted(['foo', 'bar']))] = 'baz'
>>> d[tuple(sorted(['bar', 'foo']))]
'baz'
>>> d[tuple(sorted(['bar', 'foo', 'bar']))
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ('bar', 'bar', 'foo')

与 Perl 哈希或 JavaScript 对象属性不同，您不需要在 Python 中对字典键进行字符串化。

---

现在，关于可变的list 不可散列：Python 字典实现使用散列表结构。它特别要求并假设密钥：

1. 该键实现了返回整数的__hash__ 方法
2. 整数应尽可能广泛地分布在输出范围内，并尽可能统一映射。
3. __hash__ 方法为同一对象返回一个不变的数字
4. a == b 暗示 a.__hash__() == b.__hash__()

列表不能用作字典键，如：

>>> [].__hash__()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: 'NoneType' object is not callable

list 类不能提供可以同时满足所有要求的__hash__ 方法a == b 需要暗示a.__hash__() == b.__hash__()。

（它*可以提供一个为每个列表返回 0 的实现，然后它会正常工作，但它会完全驳斥散列的使用，因为所有列表都将映射到字典中的同一个槽，因为哈希码会违反规则 2)。

也不能为列表创建__hash__ 方法：

>>> [].__hash__ = lambda x: 0
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'list' object attribute '__hash__' is read-only

---

当然，如果list 具有__hash__ 方法，我们总能看到会发生什么——我们创建一个列表的子类并在那里提供__hash__；哈希码的明显实现是tuple()：

>>> class hashablelist(list):
...     def __hash__(self):
...         return hash(tuple(self))
... 
>>> x = hashablelist(['a', 'b', 'c'])
>>> y = hashablelist(['a', 'b', 'd'])
>>> d = {}
>>> d[x] = 'foo'
>>> d[y] = 'bar'
>>> d.items()
[(['a', 'b', 'c'], 'foo'), (['a', 'b', 'd'], 'bar')]
>>> y[2] = 'c'
>>> d.items()
[(['a', 'b', 'c'], 'foo'), (['a', 'b', 'c'], 'bar')]
>>> del d[x]
>>> del d[y]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ['a', 'b', 'c']
>>> d.items()
[(['a', 'b', 'c'], 'bar')]
>>> x in d
False
>>> y in d
False
>>> x in d.keys()
True
>>> y in d.keys()
True

代码显示我们只是设法得到一个损坏的字典作为结果 - 无法直接通过键访问或删除 ['a', 'b', 'c'] -> 'bar' 对，即使它在 .keys()、.values() 中可见和.items()。