Question

为什么字典键必须是不可变的？我正在寻找一个简单明了的理由，为什么Python词典中的键具有这种限制。

Answer 1

在我的计算机上，有一个文件/etc/dictionaries-common/words包含大量英文单词：

>>> with open("/etc/dictionaries-common/words") as f:
...     words = [line.strip() for line in f]
... 
>>> "python" in words
True
>>> "BDFL" in words
False

让我们创建一个存储所有这些单词长度的字典：

>>> word_lengths = {w: len(w) for w in words}
>>> word_lengths["parrot"]
6

而且，只是为了踢，我们将改变原来的单词列表：

>>> from random import shuffle
>>> shuffle(words)
>>> words[:5]
["Willie's", 'Araceli', 'accessed', 'engagingly', 'hobnobs']

嗯，hobnobs。无论如何......现在我们已经与words混淆了一下，我们变得有点偏执（可能与我们渴望hobnobs的原因相同），我们想要检查所有的我们将word_lengths字典中的单词混合起来后仍然在words中：

>>> all(w in words for w in word_lengths)
True

嗯，我们到了那里，但在我的机器上花了三分多钟 - 至少有足够的时间吃几块美味的饼干。考虑到这一点，显而易见的原因是：我们已经......

>>> len(words)
99171

...需要检查近十万个单词，对于字典中的每个单词，Python必须搜索我们混合的单词列表，直到找到匹配项。它并不总是必须检查整个列表，但平均每次将是五万字（或列表的一半），总共50,000×100,000 = 5,000,000,000次测试。即使在这个奇迹般的技术时代，也有50亿美元。

只是为了绝对肯定（我通常不那么偏执;通常我只是困了），让我们检查相反的方式，并确保words中的所有内容仍然在word_lengths ：

>>> all(w in word_lengths for w in words)
True

嘿，什么？这次是十分之一秒！是什么赋予了？你吓坏我了，伙计......嘿，我的饼干在哪里？我刚才有他们，我很确定。

与列表不同，列表可以是任何旧的顺序（因此确保某些项目在那里意味着依次检查每个项目，直到我们找到它），字典更有效率。在聚会上可能不那么有趣，但嘿，让它掌控音乐，所有都是copacetic，你知道吗？

字典无情效率的秘诀在于，对于每个项目，字典根据其内容计算密钥的哈希（实际上只是一个整数），并使用它来将项目存储在内存中的特定位置。然后，当你去寻找项目时，它会再次计算密钥内容的哈希值，对自己说“好吧，"python"，哈希到7036520087640895475 ...是的，我知道我必须在哪里已经把它，然后“，并直接到正确的记忆位置找到它。所以这一次，它只需要进行十万次检查，而不是五十亿次。

有点像把所有的CD整齐地放在架子上，而不是随机堆叠在扬声器顶部。我告诉你，字典知道它在哪里。

但是要为字典保持整合的能力付出代价。还记得当我说字典根据项目的内容计算哈希值时吗？那么，如果内容发生变化会发生什么？对于不存在问题的不可变对象 - 它们的内容不能更改 - 但是可变对象，根据定义，可以更改其内容，当它们执行时，它们的哈希值（如果他们甚至有一个）也会改变。这很酷，很明显，不是每个人都想放在一个盒子里，我明白了，但是如果哈希发生了变化，字典就无法解决它所放置的问题。

就像Joy Division将他们的名字改为New Order一样，现在你已经不知道你把蓝色星期一的12“混音放在哪里了。它只是不会起作用。

所以，字典有一个规则：如果你想成为一个关键，不要改变。

Answer 2

作为Fredrik Lundh states here：

字典的哈希表实现使用哈希值从键值计算找到键。如果钥匙是可变对象，它的值可能会改变，因此它的哈希也可以更改。但是，既然改变关键对象的人无法分辨它被用作字典键，它无法移动条目词典。然后，当你试图查找同一个对象时字典将无法找到，因为它的哈希值不同。如果你试图查找它不会被找到的旧值，因为在该哈希箱中找到的对象的值将是不同。

为什么字典键必须是不可变的？

2 个答案: