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Python中的連接符號(+、+=)範例詳解

高洛峰
高洛峰原創
2017-01-13 16:11:411716瀏覽

前言

本文透過在一段範例程式碼中發現的問題,來給大家詳細介紹了Python中的連接符(+、+=),下面話不多說,來看詳細的介紹吧。

假設有下面一段程式碼:

a = [1, 2, 3, 4]
b = [5, 6, 7, 8, 9]
c = [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]
 
for item in (a, b, c):
 item += [0] * (10 - len(item))
 
print a
print b
print c

這段程式碼的意思是,有三個列表,需要在長度不為 10 的列表尾部填充 0,讓其長度變為10。

輸出如下:

[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
[5, 6, 7, 8, 9, 0, 0, 0, 0, 0]
[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

這裡沒什麼問題,一切正常。但是,現在變了需求,需要在長度不為 10 的清單的前面填充 0。

那麼,我們嘗試做如下的改動:

a = [1, 2, 3, 4]
b = [5, 6, 7, 8, 9]
c = [11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]
 
for item in (a, b, c):
 item = [0] * (10 - len(item)) + item
 
print a
print b
print c

直接來看一下輸出:

[1, 2, 3, 4]
[5, 6, 7, 8, 9]
[11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20]

結果卻不是我們想像的那樣。如果你沒有發現問題的所在,就繼續往下看吧。當然,如果你已經看出了其中的端倪,那就不需要在這裡浪費時間了。

按照我們固有的思維,上面的方法是可行,例如下面的實例:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> l = [0]*5 + l
>>> l
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5]

這樣的操作讓列表如願以償的得到我們所期望的改變。

但是,如果我們在其中多加幾個步驟呢:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500860952
>>> l = [0]*5 + l
>>> l
[0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500783272

到此,是不是已經看出問題所在了呢。透過 id() 方法的輸出可以看到,後邊的 “l” 已經不是前邊的 “l” 了。

再看看下邊的例子:

>>> l = [1, 2, 3, 4, 5]
>>> id(l)
139935500861024
>>> l += [0]*5
>>> l
[1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0]
>>> id(l)
139935500861024

當用 += 時, “l” 前後是一個。此時,我們應該要明白一個事實,文章開頭的例子並非莫名其妙,而是有原因的。

別著急,我們再來看看例子:

>>> t = (1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935501840656
>>> t += (0,)*5
>>> t
(1, 2, 3, 4, 5, 0, 0, 0, 0, 0)
>>> id(t)
139935502151336

可以看到,當我們把列表換成元組時,結果又發生了變化。

那我們對元組使用 + 操作呢:

>>> t = (1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935501081200
>>> t = (0,)*5 + t
>>> t
(0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4, 5)
>>> id(t)
139935502151336

這與列表結果是一樣的,沒有什麼不同。

那麼,再來看看字串呢:

>>> s = "hello"
>>> id(s)
139935500909712
>>> s += "world"
>>> s
'helloworld'
>>> id(s)
139935500909664

   

結果如同元組,「s」 在使用 += 拼接一個字串後,被重新賦了值,已然不是之前的變數。反映在記憶體中就是,「s」 被另外開啟了一個儲存空間來存放值。

這裡,我們要談的 Python 連接符就是 + 與 +=。注意在 Python 中這兩個符號有成意義,一個是運用在數學中的加法運算,一個是用在序列類型上的拼接功能。不過,作為加法運算子時,也遵循本文討論的使用規則。因為討論這兩個符號,本質上是討論 Python 的 immutable 和 mutable,即可變型別與不可變型別。對可變類型也說,我們可以在原地被變數進行修改,也就是說它的儲存空間是可讀可寫的,例如list;而對於不可變類型來說,它的儲存空間則是唯讀的,無法對其進行修改,如果需要對不可變類型進行某些操作來得到新的結果,則需要重新開闢一份存儲空間來存放這個新產生的結果。

由上述列舉的例子,我們可以得到如下的結論:

對於可變類型:

+: 代表連接操作,其結果會建立一個新的物件。

+=: 代表追加操作,即 in-place 操作,在原地把另一個物件的內容追加到物件中。

對於不可變類型: + 與 += 都代表連接或求和操作,兩者沒有什麼區別,其操作的結果都會產生一個新的物件。

下面我們來分析一下文章開頭的例子,由於for 迭代相當於賦值,為了簡單起見,我們只分析a,如下所示:

>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> t = a
>>> id(a)
139712695835400
>>> id(t)
139712695835400
>>> t += [0]*6
>>> t
[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
>>> id(t)
139712695835400
>>> id(a)
139712695835400
>>> a
[1, 2, 3, 4, 0, 0, 0, 0, 0, 0]
>>>
>>>
>>> a = [1, 2, 3, 4]
>>> t = a
>>> id(a)
139712695835464
>>> id(t)
139712695835464
>>> t = [0]*6 + t
>>> t
[0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 3, 4]
>>> a
[1, 2, 3, 4]
>>> id(a)
139712695835464
>>> id(t)
139712695835400

這裡, t 是對a 的一個引用,就相當於文章開頭例子的item。用+= 對t 進行操作實際上是對a 進行操作,而+= 是原地操作,所以改變t 時,a 也隨之變化;如果用+ 對t 進行操作,在將結果賦值給t,那麼此時的t 就不再指向a 了,而是指向[0]*6 + t,所以a 沒有被改變。

總結

以上就是這篇文章的全部內容了,這裡討論的只是一個簡單的問題,而我卻用了這麼長的篇幅來談論這個問題,所以我想說的是,對於這些小問題,如果你沒有完全理解,那麼在程式設計過程中可能會給你帶來麻煩。

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