Set.pop() 不是随机的？

Question

在python docs 中，“set.pop() 从 s 中删除并返回任意元素”。在生成一些随机数据来测试程序时，我注意到这个 pop() 函数的奇怪行为。这是我的代码（python 2.7.3）：

testCases = 10
numberRange = 500

poppedValues = []
greaterPercentages = []

for i in range (testCases):
    s = Set()

    """ inserting 100 random values in the set, in the range [0, numberRange) """
    for j in range (100):
        s.add(random.randrange(numberRange)) 

    poppedValue = s.pop()
    greaterCount = 0

    """ counting how many numbers in the set are smaller then the popped value """
    for number in s:
        if poppedValue > number:
            greaterCount += 1

    poppedValues.append(poppedValue)
    greaterPercentages.append(float(greaterCount) / len(s) * 100)

for poppedValue in poppedValues:
    print poppedValue, '\t',

print

for percentage in greaterPercentages:
    print "{:2.2f}".format(percentage), '\t',

我在这里做的是，

1. 在集合 s 中插入一些随机值，其中每个元素都在 [0, numberRange) 范围内
2. 从集合中弹出一个元素（根据文档，它应该是随机的）
3. 计算集合中有多少元素小于弹出的值

我预计弹出的值应该是随机的，并且集合中大约 50% 的数字将大于弹出的值。但似乎pop() 几乎总是返回集合中的最小数字。这是numberRange = 500 的结果。第一行表示弹出元素的值。第二行是小于弹出值的元素的百分比。

9   0   3   1   409     0   1   2   4   0   
0 % 0 % 0 % 0 % 87 %    0 % 0 % 0 % 0 % 0 %

我使用不同的 numberRange 值进行了此测试。似乎对于集合元素的较低值，pop() 几乎总是返回最低元素。但是对于更高的值，它会返回一个随机元素。对于numberRange = 1000，结果为：

518     3586    3594    4103    2560    3087    4095    3079    3076    1622    
7 %     72 %    73 %    84 %    54 %    51 %    79 %    63 %    67 %    32 %

我认为这是非常随机的。为什么会有这种奇怪的行为？我做错了吗？

编辑：感谢大家的回答和评论，看来“随意”，不能保证一定是“随机”。

Answer 1

这是一个实现细节 - set 实现为 HashMap（类似于 dict，但没有值槽），set.pop 删除 HashMap 中的第一个条目，以及 ints 哈希值是相同的int。

结合起来，这意味着您的 set 按哈希值排序，实际上也按条目 modulo hashtable size 排序；在您的情况下，这应该接近自然排序，因为您只插入小范围内的数字 - 如果您从 randrange(10**10) 而不是 randrange(500) 获取随机数，您应该会看到不同的行为。此外，根据您的插入顺序，由于哈希冲突，您可能会从原始哈希顺序中获取一些值。

Answer 2

当医生说：

从 s 中移除并返回任意元素；如果为空则引发 KeyError

这意味着行为没有定义，实现可以做任何可能的事情。在这种情况下，似乎实现的行为是删除最小值。就是这样。
事实上，set.pop() 是基于 HashMap 并删除它的第一个元素（这是较小的哈希码）。对于整数的set，它是最小的int。

在 Python 的其他实现上可能会返回一个随机值或第一个推送的值……你不知道。