Python中关于Sequence切片的下标问题详解

发表于 5年以前  | 总阅读数:576 次

前言

在python中, 切片是一个经常会使用到的语法, 不管是元组, 列表还是字符串, 一般语法就是:

sequence[ilow:ihigh:step] # ihigh,step 可为空; 为了简短易懂, 暂时排除step的用法考虑

先来简单示范下用法


    sequence = [1,2,3,4,5]
    sequence [ilow:ihigh] # 从ilow开始到ihigh-1结束
    sequence [ilow:]  # 从ilow开始直到末尾
    sequence [:ihigh]  # 从头部开始直到ihigh结束
    sequence [:]   # 复制整个列表

语法很简洁, 也很容易理解, 这种语法在我们日常使用中 是简单又好用, 但我相信在我们使用这种切片语法时, 都会习惯性谨遵一些规则:

  • ilow, ihigh均小于 sequece的长度
  • ilow < ihigh

因为在大部分情况下, 只有遵循上面的规则, 才能得到我们预期的结果! 可是如果我不遵循呢? 切片会怎样?

不管我们在使用元组, 列表还是字符串, 当我们想取中一个元素时, 我们会用到如下语法:


    sequence = [1,2,3,4,5]
    print sequence[1] # 输出2
    print sequence[2] # 输出3

上面出现的 1,2 我们姑且称之为下标, 不管是元组, 列表还是字符串, 我们都能通过下标来取出对应的值, 但是如果下标超过对象的长度, 那么将触发索引异常(IndexError)


    sequence = [1,2,3,4,5]
    print sequence[15] 

    ### 输出 ###
    Traceback (most recent call last):
     File "test.py", line 2, in <module>
     print a[20]
    IndexError: list index out of range

那么对于切片呢? 两种语法很相似, 假设我 ilow 和 ihigh分别是10和20, 那么结果是怎样呢

情景重现


    # version: python2.7

    a = [1, 2, 3, 5]
    print a[10:20] # 结果会报异常吗?

看到10和20, 完全超出了序列a的长度, 由于前面的代码, 或者以前的经验, 我们总会觉得这样肯定也会导致一个IndexError,那我们开终端来试验下:


    >>> a = [1, 2, 3, 5]
    >>> print a[10:20]
    []

结果居然是: [], 这感觉有点意思.是只有列表才会这么, 字符串呢, 元组呢?


    >>> s = '23123123123'
    >>> print s[400:2000]
    ''
    >>> t = (1, 2, 3,4)
    >>> print t[200: 1000]
    ()

结果都和列表的类似, 返回属于各自的空结果.

看到结果的我们眼泪掉下来, 不是返回一个IndexError, 而是直接返回空, 这让我们不禁想到, 其实语法相似, 背后的东西肯定还是不同的, 那我们下面一起来尝试去解释下这结果吧

原理分析

在揭开之前, 咱们要先搞清楚, python是怎样处理这个切片的, 可以通过dis模块来协助:


    ############# 切片 ################
    [root@iZ23pynfq19Z ~]# cat test.py
    a = [11,2,3,4]
    print a[20:30]

    #结果:
    [root@iZ23pynfq19Z ~]# python -m dis test.py 
     1   0 LOAD_CONST    0 (11)
        3 LOAD_CONST    1 (2)
        6 LOAD_CONST    2 (3)
        9 LOAD_CONST    3 (4)
        12 BUILD_LIST    4
        15 STORE_NAME    0 (a)

     2   18 LOAD_NAME    0 (a)
        21 LOAD_CONST    4 (20)
        24 LOAD_CONST    5 (30)
        27 SLICE+3    
        28 PRINT_ITEM   
        29 PRINT_NEWLINE  
        30 LOAD_CONST    6 (None)
        33 RETURN_VALUE 

    ############# 单下标取值 ################
    [root@gitlab ~]# cat test2.py
    a = [11,2,3,4]
    print a[20]

    #结果:
    [root@gitlab ~]# python -m dis test2.py
     1   0 LOAD_CONST    0 (11)
        3 LOAD_CONST    1 (2)
        6 LOAD_CONST    2 (3)
        9 LOAD_CONST    3 (4)
        12 BUILD_LIST    4
        15 STORE_NAME    0 (a)

     2   18 LOAD_NAME    0 (a)
        21 LOAD_CONST    4 (20)
        24 BINARY_SUBSCR  
        25 PRINT_ITEM   
        26 PRINT_NEWLINE  
        27 LOAD_CONST    5 (None)
        30 RETURN_VALUE 

在这简单介绍下dis模块, 有经验的老司机都知道, python在解释脚本时, 也是存在一个编译的过程, 编译的结果就是我们经常看到的pyc文件, 这里面codeobject对象组成的字节码, 而dis就是将这些字节码用比较可观的方式展示出来, 让我们看到执行的过程, 下面是dis的输出列解释:

  • 第一列是数字是原始源代码的行号。
  • 第二列是字节码的偏移量:LOAD_CONST在第0行.以此类推。
  • 第三列是字节码人类可读的名字。它们是为程序员所准备的
  • 第四列表示指令的参数
  • 第五列是计算后的实际参数

前面就不赘述了, 就是读常量存变量的过程, 最主要的区别就是: test.py 切片是使用了字节码 SLICE+3实现的, 而test2.py 单下标取值主要通过字节码BINARY_SUBSCR实现的,如同我们猜测的一样, 相似的语法却是截然不同的代码.因为我们要展开讨论的是切片(SLICE+3), 所以就不再展开BINARY_SUBSCR, 感兴趣的童鞋可以查看相关源码了解具体实现, 位置: python/object/ceval.c

那我们下面来展开讨论下 SLICE+3


    /*取自: python2.7 python/ceval.c */

    // 第一步: 
    PyEval_EvalFrameEx(PyFrameObject *f, int throwflag)
    {
      .... // 省略n行代码
      TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE, _slice)
      TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_1, _slice)
      TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_2, _slice)
      TARGET_WITH_IMPL_NOARG(SLICE_3, _slice)
      _slice:
      {
       if ((opcode-SLICE) & 2)
        w = POP();
       else
        w = NULL;
       if ((opcode-SLICE) & 1)
        v = POP();
       else
        v = NULL;
       u = TOP();
       x = apply_slice(u, v, w); // 取出v: ilow, w: ihigh, 然后调用apply_slice
       Py_DECREF(u);
       Py_XDECREF(v);
       Py_XDECREF(w);
       SET_TOP(x);
       if (x != NULL) DISPATCH();
       break;
      }

     .... // 省略n行代码
    }

    // 第二步:
    apply_slice(PyObject *u, PyObject *v, PyObject *w) /* return u[v:w] */
    {
     PyTypeObject *tp = u->ob_type;  
     PySequenceMethods *sq = tp->tp_as_sequence;

     if (sq && sq->sq_slice && ISINDEX(v) && ISINDEX(w)) { // v,w的类型检查,要整型/长整型对象
      Py_ssize_t ilow = 0, ihigh = PY_SSIZE_T_MAX;
      if (!_PyEval_SliceIndex(v, &ilow;))    // 将v对象再做检查, 并将其值转换出来,存给ilow
       return NULL;
      if (!_PyEval_SliceIndex(w, &ihigh;))    // 同上
       return NULL;
      return PySequence_GetSlice(u, ilow, ihigh);  // 获取u对象对应的切片函数
     }
     else {
      PyObject *slice = PySlice_New(v, w, NULL);
      if (slice != NULL) {
       PyObject *res = PyObject_GetItem(u, slice);
       Py_DECREF(slice);
       return res;
      }
      else
       return NULL;
     }

    // 第三步:
    PySequence_GetSlice(PyObject *s, Py_ssize_t i1, Py_ssize_t i2)
    {
     PySequenceMethods *m;
     PyMappingMethods *mp;

     if (!s) return null_error();

     m = s->ob_type->tp_as_sequence;
     if (m && m->sq_slice) {
      if (i1 < 0 || i2 < 0) {
       if (m->sq_length) {
        // 先做个简单的初始化, 如果左右下表小于, 将其加上sequence长度使其归为0
        Py_ssize_t l = (*m->sq_length)(s);
        if (l < 0)
         return NULL;
        if (i1 < 0)
         i1 += l;
        if (i2 < 0)
         i2 += l;
       }
      }
      // 真正调用对象的sq_slice函数, 来执行切片的操作
      return m->sq_slice(s, i1, i2);
     } else if ((mp = s->ob_type->tp_as_mapping) && mp->mp_subscript) {
      PyObject *res;
      PyObject *slice = _PySlice_FromIndices(i1, i2);
      if (!slice)
       return NULL;
      res = mp->mp_subscript(s, slice);
      Py_DECREF(slice);
      return res;
     }

     return type_error("'%.200s' object is unsliceable", s);

虽然上面的代码有点长, 不过关键地方都已经注释出来, 而我们也只需要关注那些地方就足够了. 如上, 我们知道最终是要执行m->sq_slice(s, i1, i2) , 但是这个sq_slice有点特别, 因为不同的对象, 它所对应的函数不同, 下面是各自的对应函数:


    // 字符串对象
    StringObject.c: (ssizessizeargfunc)string_slice, /*sq_slice*/

    // 列表对象
    ListObject.c: (ssizessizeargfunc)list_slice,  /* sq_slice */

    // 元组
    TupleObject.c: (ssizessizeargfunc)tupleslice,  /* sq_slice */

因为他们三个的函数实现大致相同, 所以我们只分析其中一个就可以了, 下面是对列表的切片函数分析:


    /* 取自ListObject.c */
    static PyObject *
    list_slice(PyListObject *a, Py_ssize_t ilow, Py_ssize_t ihigh)
    {
     PyListObject *np;
     PyObject **src, **dest;
     Py_ssize_t i, len;
     if (ilow < 0)
      ilow = 0;
     else if (ilow > Py_SIZE(a))    // 如果ilow大于a长度, 那么重新赋值为a的长度
      ilow = Py_SIZE(a);
     if (ihigh < ilow)  
      ihigh = ilow;
     else if (ihigh > Py_SIZE(a))    // 如果ihigh大于a长度, 那么重新赋值为a的长度 
      ihigh = Py_SIZE(a);
     len = ihigh - ilow;
     np = (PyListObject *) PyList_New(len); // 创建一个ihigh - ilow的新列表对象
     if (np == NULL)
      return NULL;

     src = a->ob_item + ilow;
     dest = np->ob_item;
     for (i = 0; i < len; i++) {    // 将a处于该范围内的成员, 添加到新列表对象
      PyObject *v = src[i];
      Py_INCREF(v);
      dest[i] = v;
     }
     return (PyObject *)np;
    }

结论

从上面的sq_slice函数对应的切片函数可以看到, 如果在使用切片时, 左右下标都大于sequence的长度时, 都将会被重新赋值成sequence的长度, 所以咱们一开始的切片: print a[10:20] , 实际上运行的是: print a4:4 . 通过这次的分析, 以后在遇到下标大于对象长度的切片, 应该不会再懵逼了~

好了,以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助,如有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对脚本之家的支持。

 相关推荐

刘强东夫妇:“移民美国”传言被驳斥

京东创始人刘强东和其妻子章泽天最近成为了互联网舆论关注的焦点。有关他们“移民美国”和在美国购买豪宅的传言在互联网上广泛传播。然而,京东官方通过微博发言人发布的消息澄清了这些传言,称这些言论纯属虚假信息和蓄意捏造。

发布于:6月以前  |  808次阅读  |  详细内容 »

博主曝三大运营商,将集体采购百万台华为Mate60系列

日前,据博主“@超能数码君老周”爆料,国内三大运营商中国移动、中国电信和中国联通预计将集体采购百万台规模的华为Mate60系列手机。

发布于:6月以前  |  770次阅读  |  详细内容 »

ASML CEO警告:出口管制不是可行做法,不要“逼迫中国大陆创新”

据报道,荷兰半导体设备公司ASML正看到美国对华遏制政策的负面影响。阿斯麦(ASML)CEO彼得·温宁克在一档电视节目中分享了他对中国大陆问题以及该公司面临的出口管制和保护主义的看法。彼得曾在多个场合表达了他对出口管制以及中荷经济关系的担忧。

发布于:6月以前  |  756次阅读  |  详细内容 »

抖音中长视频App青桃更名抖音精选,字节再发力对抗B站

今年早些时候,抖音悄然上线了一款名为“青桃”的 App,Slogan 为“看见你的热爱”,根据应用介绍可知,“青桃”是一个属于年轻人的兴趣知识视频平台,由抖音官方出品的中长视频关联版本,整体风格有些类似B站。

发布于:6月以前  |  648次阅读  |  详细内容 »

威马CDO:中国每百户家庭仅17户有车

日前,威马汽车首席数据官梅松林转发了一份“世界各国地区拥车率排行榜”,同时,他发文表示:中国汽车普及率低于非洲国家尼日利亚,每百户家庭仅17户有车。意大利世界排名第一,每十户中九户有车。

发布于:6月以前  |  589次阅读  |  详细内容 »

研究发现维生素 C 等抗氧化剂会刺激癌症生长和转移

近日,一项新的研究发现,维生素 C 和 E 等抗氧化剂会激活一种机制,刺激癌症肿瘤中新血管的生长,帮助它们生长和扩散。

发布于:6月以前  |  449次阅读  |  详细内容 »

苹果据称正引入3D打印技术,用以生产智能手表的钢质底盘

据媒体援引消息人士报道,苹果公司正在测试使用3D打印技术来生产其智能手表的钢质底盘。消息传出后,3D系统一度大涨超10%,不过截至周三收盘,该股涨幅回落至2%以内。

发布于:7月以前  |  446次阅读  |  详细内容 »

千万级抖音网红秀才账号被封禁

9月2日,坐拥千万粉丝的网红主播“秀才”账号被封禁,在社交媒体平台上引发热议。平台相关负责人表示,“秀才”账号违反平台相关规定,已封禁。据知情人士透露,秀才近期被举报存在违法行为,这可能是他被封禁的部分原因。据悉,“秀才”年龄39岁,是安徽省亳州市蒙城县人,抖音网红,粉丝数量超1200万。他曾被称为“中老年...

发布于:6月以前  |  445次阅读  |  详细内容 »

亚马逊股东起诉公司和贝索斯,称其在购买卫星发射服务时忽视了 SpaceX

9月3日消息,亚马逊的一些股东,包括持有该公司股票的一家养老基金,日前对亚马逊、其创始人贝索斯和其董事会提起诉讼,指控他们在为 Project Kuiper 卫星星座项目购买发射服务时“违反了信义义务”。

发布于:6月以前  |  444次阅读  |  详细内容 »

苹果上线AppsbyApple网站,以推广自家应用程序

据消息,为推广自家应用,苹果现推出了一个名为“Apps by Apple”的网站,展示了苹果为旗下产品(如 iPhone、iPad、Apple Watch、Mac 和 Apple TV)开发的各种应用程序。

发布于:6月以前  |  442次阅读  |  详细内容 »

特斯拉美国降价引发投资者不满:“这是短期麻醉剂”

特斯拉本周在美国大幅下调Model S和X售价,引发了该公司一些最坚定支持者的不满。知名特斯拉多头、未来基金(Future Fund)管理合伙人加里·布莱克发帖称,降价是一种“短期麻醉剂”,会让潜在客户等待进一步降价。

发布于:6月以前  |  441次阅读  |  详细内容 »

光刻机巨头阿斯麦:拿到许可,继续对华出口

据外媒9月2日报道,荷兰半导体设备制造商阿斯麦称,尽管荷兰政府颁布的半导体设备出口管制新规9月正式生效,但该公司已获得在2023年底以前向中国运送受限制芯片制造机器的许可。

发布于:6月以前  |  437次阅读  |  详细内容 »

马斯克与库克首次隔空合作:为苹果提供卫星服务

近日,根据美国证券交易委员会的文件显示,苹果卫星服务提供商 Globalstar 近期向马斯克旗下的 SpaceX 支付 6400 万美元(约 4.65 亿元人民币)。用于在 2023-2025 年期间,发射卫星,进一步扩展苹果 iPhone 系列的 SOS 卫星服务。

发布于:6月以前  |  430次阅读  |  详细内容 »

𝕏(推特)调整隐私政策,可拿用户发布的信息训练 AI 模型

据报道,马斯克旗下社交平台𝕏(推特)日前调整了隐私政策,允许 𝕏 使用用户发布的信息来训练其人工智能(AI)模型。新的隐私政策将于 9 月 29 日生效。新政策规定,𝕏可能会使用所收集到的平台信息和公开可用的信息,来帮助训练 𝕏 的机器学习或人工智能模型。

发布于:6月以前  |  428次阅读  |  详细内容 »

荣耀CEO谈华为手机回归:替老同事们高兴,对行业也是好事

9月2日,荣耀CEO赵明在采访中谈及华为手机回归时表示,替老同事们高兴,觉得手机行业,由于华为的回归,让竞争充满了更多的可能性和更多的魅力,对行业来说也是件好事。

发布于:6月以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI操控无人机能力超越人类冠军

《自然》30日发表的一篇论文报道了一个名为Swift的人工智能(AI)系统,该系统驾驶无人机的能力可在真实世界中一对一冠军赛里战胜人类对手。

发布于:7月以前  |  423次阅读  |  详细内容 »

AI生成的蘑菇科普书存在可致命错误

近日,非营利组织纽约真菌学会(NYMS)发出警告,表示亚马逊为代表的电商平台上,充斥着各种AI生成的蘑菇觅食科普书籍,其中存在诸多错误。

发布于:7月以前  |  420次阅读  |  详细内容 »

社交媒体平台𝕏计划收集用户生物识别数据与工作教育经历

社交媒体平台𝕏(原推特)新隐私政策提到:“在您同意的情况下,我们可能出于安全、安保和身份识别目的收集和使用您的生物识别信息。”

发布于:7月以前  |  411次阅读  |  详细内容 »

国产扫地机器人热销欧洲,国产割草机器人抢占欧洲草坪

2023年德国柏林消费电子展上,各大企业都带来了最新的理念和产品,而高端化、本土化的中国产品正在不断吸引欧洲等国际市场的目光。

发布于:6月以前  |  406次阅读  |  详细内容 »

罗永浩吐槽iPhone15和14不会有区别,除了序列号变了

罗永浩日前在直播中吐槽苹果即将推出的 iPhone 新品,具体内容为:“以我对我‘子公司’的了解,我认为 iPhone 15 跟 iPhone 14 不会有什么区别的,除了序(列)号变了,这个‘不要脸’的东西,这个‘臭厨子’。

发布于:6月以前  |  398次阅读  |  详细内容 »
 相关文章
Android插件化方案 5年以前  |  236812次阅读
vscode超好用的代码书签插件Bookmarks 1年以前  |  6662次阅读
 目录