Wird die Liste von Python als verknüpfte Liste oder als Array implementiert?

Python-Listenimplementierung enthüllt

Ist es eine verknüpfte Liste oder ein Array?

In Im Bereich der Listenoperationen von Python bleibt die zugrunde liegende Implementierung für viele ein Rätsel. Es gibt viele Spekulationen, aber konkrete Antworten blieben den Neugierigen verborgen. Um Licht in dieses Rätsel zu bringen, tauchen wir in den C-Code ein und entlarven die wahre Natur der Listenstruktur von Python.

Ein Vektor von Zeigern

Entgegen den Vermutungen von a Bei einer verknüpften Liste basiert die Python-Liste auf einer Array-ähnlichen Struktur. Die Untersuchung des listobject.h-Headers zeigt die Kerndefinition einer Liste: einen Typ namens PyListObject. Diese Struktur besteht aus drei wesentlichen Elementen:

• ob_size: Die Anzahl der derzeit verwendeten Elemente.
• ob_item: Ein Array von Python-Objekten Zeiger, die die Listenelemente darstellen.
• zugewiesen: Die maximale Kapazität der Array.

Dynamische Zuordnung und Gesamtzuordnung

Das Array ob_item bietet direkten Zugriff auf Listenelemente, ähnlich einem Array in C. Python verfolgt jedoch eine Strategie der Überlastung zur Optimierung der Effizienz. Wenn das ob_item-Array bis zur Kapazitätsgrenze gefüllt ist, wird ein neues, größeres Array zugewiesen. Die neue Kapazität wird anhand der Formel berechnet:

new_allocated = (newsize >> 3) + (newsize < 9 ? 3 : 6);
new_allocated += newsize;

wobei newsize die angeforderte Größe ist. Diese Formel gewährleistet ausreichend Platz für zukünftige Einfügungen und vermeidet gleichzeitig übermäßigen Zuordnungsaufwand.

Fazit

Hinter der Listenschnittstelle von Python verbirgt sich eine vektorbasierte Implementierung. Jedes Listenelement wird durch einen Zeiger auf ein Objekt dargestellt, und der Vektor selbst wird dynamisch zugewiesen und überlastet, um die Leistung zu verbessern. Dieser Ansatz schafft ein Gleichgewicht zwischen effizienter Speicherung und flexiblem Wachstum und ermöglicht den nahtlosen Betrieb der wesentlichen Listendatenstruktur von Python.

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