python - 如何检查嵌套容器是否发生变异？

Question

我有任意嵌套的容器对象(例如列表和字典)。

我想测试在调用一个函数之后，容器对象是否发生了变化。

>>> x = [[1,2,3], {1,2,3}, "other data", 1]
>>> non_mutating_func(x)
>>> x
[[1,2,3], {1,2,3}, "other data", 1] 
>>> mutating_func(x)
>>> x
[[100,2,3], {1,2,3}, "other data", 1] # One of the inner lists got changed. x got mutated.

我还想检查对象身份。这是我所说的检查对象身份的示例:

>>> a = [[1,2],1,2]
>>> def f(x):
...     x[0] = [1,2]
...
>>> b = a[0]
>>> f(a)
>>> b is a[0]
False

a[0] 中的列表 [1,2] 已被另一个列表 [1,2] 替换，但列表是不同的对象。所以它算作突变。

注意:以前，对于非嵌套列表，我可以这样做:

x = [1,2,3,4]
x_ori = x[:]
f(x)
mutated = False
if len(x) != len(x_ori):
    mutated = True
for i,j in zip(x, x_ori):
    if not (i is j):
        mutated = True
        break

此外，原始容器可能是字典而不是列表。

x = {1:1, "2":"2"}
x_ori = x.copy()
f(x)
mutated = False
if len(x) != len(x_ori):
    mutated = True
for k,v in x_ori.items():
    if not (k in x):
        mutated = True
        break
    if not (x[k] is v):
        mutated = True
        break

嵌套容器是否可行？如果是这样，我该怎么做？

Answer 1

棘手的一点是“同一实例”检查。您可以递归地为整个结构创建一个哈希码，或者创建一个深拷贝并比较两者，但两者都将无法通过“同一实例”检查。

您可以创建原始列表的副本，作为以后的引用，但不仅如此:您必须将结构中的每个元素与其原始 id 配对:

def backup(data):
    # similar for set, dict, tuples, etc.
    if isinstance(data, list):
        return id(data), [backup(x) for x in data]
    # basic immutable stuff, string, numbers, etc.
    return id(data), data

然后，您可以递归地检查结构并比较所有 ID和递归地比较任何子结构的内容:

def check(backup, data):
    id_, copy = backup
    # check whether it's still the same instance
    if id_ != id(data):
        return False
    # similar for set, dict, tuples, etc.
    if isinstance(data, list):
        return len(data) == len(copy) and all(check(b, d) for b, d in zip(copy, data))
    # basic immutable stuff must be equal due to equal ID
    return True

这是一个示例，以及一些示例修改:

data = [[1,2,3], [4, [5,6], [7,8]], 9]
b = backup(data)
# data[1][0] = 4        # check -> True, replaced with identical value
# data[1][1] = [5,6]    # check -> False, replaced with equal value
# data[1][1].append(10) # check -> False, original value modified
print(check(b, data))

当然，这两种方法都不完整，必须针对其他结构进行扩展，例如dict、set、tuple等。对于set和dict，您可能想要比较 sorted 条目，但除此之外它们在本质上应该非常相似。

请注意，从技术上讲，它不保证列表未被修改，例如在具有该 ID 的原始对象被垃圾回收后，可以重用 ID，但在一般情况下，上述方法应该有效。