python - 对列表中的 numpy 数组进行 += 操作会增加其他列表元素。 Np数组似乎是独立设置的

Question

我开始用Python编写一个蛇游戏来熟悉pygame。然而我并没有走得太远，因为我遇到了一个问题。当我尝试向给定方向移动蛇头时就会发生这种情况。我创建了一个“Snake”类，其中包含一个标准化的 numpy 数组，表示蛇头在四个方向中的哪个方向移动，蛇的 body 作为段数组，其中最后一个元素是蛇头。每个段都是一个字典，包含一个描述其位置的 numpy 数组和一个描述其颜色的 pygame 颜色。也许创建一个“Segment”类会更聪明，但它确实有效。好吧，除了这个问题，用这一行代替:

self.snake.body[-1]["pos"] = self.snake.body[-1]["pos"] + self.snake.direction

用这一行:

self.snake.body[-1]["pos"] += self.snake.direction

也更改倒数第二个段的位置。围绕上述声明:

print(self.snake.body[-2]["pos"])

告诉我变化发生在这一行。我不明白它如何对其他指数产生影响。以下是当 6 段蛇向右移动时，段位置应如何发展:

0 [1 0]
1 [2 0]
2 [3 0]
3 [4 0]
4 [5 0]
5 [6 0]
0 [2 0]
1 [3 0]
2 [4 0]
3 [5 0]
4 [6 0]
5 [7 0]
0 [3 0]
1 [4 0]
2 [5 0]
3 [6 0]
4 [7 0]
5 [8 0]

这是当我使用 a += b 而不是 a = a + b 时会发生的情况:

0 [1 0]
1 [2 0]
2 [3 0]
3 [4 0]
4 [6 0]
5 [6 0]
0 [2 0]
1 [3 0]
2 [4 0]
3 [7 0]
4 [7 0]
5 [7 0]
0 [3 0]
1 [4 0]
2 [8 0]
3 [8 0]
4 [8 0]
5 [8 0]

我明白了，因为我的代码如何移动蛇，一个错误的位置会沿着线传播，但我不明白它是如何发生的。

这是设置段的代码部分:

def __init__(self, length):
  self.length = length
  self.body = []
  for idx in range(length):
    self.body.append({"pos": np.array([idx, 0]), "color": pg.Color(0, 255, 0)})

我正在 pipelinev 版本 2018.11.15.dev0 中运行最新的 Manjaro Linux(基本上是 Arch)、python 3.7.3 和 pygame 1.9.6。

这是整个代码:(忽略有关时间的内容，这是我被告知要分开的两个问题的第一部分)

import sys
import time
import numpy as np
import pygame as pg
pg.init()

debug_use_broken_addition = False
debug_print_segment_pos = False         # prints every segments position at each step to show it breaking
debug_use_pg_time_wait = True           # uses time.sleep instead if false, as per documentation both should not hog cpu, seems like they do anyway
debug_use_pg_clock_tick = False         # overrides debug_use_pg_time_wait, simplifies run function tremendously, also hogs cpu
debug_print_fps = False

def debug_weird_division(n, d):
  return n / d if d else 0

class Snake:
  def __init__(self, length):
    self.length = length
    self.body = []
    for idx in range(length):
      self.body.append({"pos": np.array([idx, 0]), "color": pg.Color(0, 255, 0)})
    self.body[-1]["color"] = pg.Color(255, 0, 0)
    self.direction = np.array([1, 0])
    self.speed = 2. # grid pixels / second

class Game:
  def __init__(self, size):
    self.size = self.width, self.height = size
    self.screen = pg.display.set_mode(self.size)

    if debug_use_pg_clock_tick:
      self.clock = pg.time.Clock()
    else:
      self.prevTime = 0
      self.prevSleepDuration = 0

    self.dtAcc = 0
    self.snake = Snake(6)

  def handleEvent(self, event):
    if event.type == pg.QUIT: sys.exit()
    if event.type == pg.KEYDOWN:
      if event.key == pg.K_w:
        self.snake.direction = np.array([0, -1])
      elif event.key == pg.K_a:
        self.snake.direction = np.array([-1, 0])
      elif event.key == pg.K_s:
        self.snake.direction = np.array([0, 1])
      elif event.key == pg.K_d:
        self.snake.direction = np.array([1, 0])

  def update(self, dt):         #comments this way =>
    self.dtAcc += dt
    if self.dtAcc >= 1 / self.snake.speed:                                              # only move the snake in steps that are defined by its speed \
      self.dtAcc -= 1 / self.snake.speed                                                # more accurate than setting it to 0

      for idx, segment in enumerate(self.snake.body[:-1]):                              # place each segment on the position of the segment in front of it   \
        segment["pos"] = self.snake.body[idx + 1]["pos"]                                # doing this for all except the first one, the head, and moving the  \
                                                                                        # head seperately afterwards, makes the snake behave like it should
      if debug_use_broken_addition:
        self.snake.body[-1]["pos"] += self.snake.direction                              # this doesn't work
      else:
        self.snake.body[-1]["pos"] = self.snake.body[-1]["pos"] + self.snake.direction  # this works

      if debug_print_segment_pos:
        for idx, segment in enumerate(self.snake.body):
          print(idx, segment["pos"])

  def draw(self):
    self.screen.fill((0, 0, 0))
    for segment in self.snake.body:
      pg.draw.rect(self.screen, segment["color"], (segment["pos"][0] * 12, segment["pos"][1] * 12, 10, 10))
    pg.display.flip()

  def run(self, framerate):
    while 1:
      if debug_use_pg_clock_tick:
        dt = self.clock.tick(framerate) / 1000
      else:
        self.time = time.time()                                                     # time in seconds
        dt = (self.time - self.prevTime) if self.prevTime != 0 else 0               # make exception if running for the first time 
        self.prevTime = self.time
        self.sleepDuration = max(0, self.prevSleepDuration - (dt - 1 / framerate))  # reduce previous sleep duration by difference between \
                                                                                    # actual and ideal dt to account for time spent not sleeping \
                                                                                    # sometimes overcompensates, would work better if single-frame \
                                                                                    # spikes in dt were ignored or averaged out
        self.prevSleepDuration = self.sleepDuration
        if debug_use_pg_time_wait:
          pg.time.wait(int(self.sleepDuration * 1000))
        else:
          time.sleep(self.sleepDuration)

      if debug_print_fps:
        print("fps: %s" % (debug_weird_division(1, dt)))

      for event in pg.event.get():
        game.handleEvent(event)

      game.update(dt)
      game.draw()

game = Game((600, 400))
game.run(30)

Answer 1

您的问题出在这些行上(调试if并删除注释):

  for idx, segment in enumerate(self.snake.body[:-1]):
    segment["pos"] = self.snake.body[idx + 1]["pos"]              

  self.snake.body[-1]["pos"] += self.snake.direction

这里的问题是，您将对现有位置数组的引用从蛇 body 的一段复制到下一段。重要的是，在第一次迭代之后，第二段的位置 (self.snake.body[-2]["pos"]) 将成为对头部段位置的引用。

当您稍后使用 += 代码更新头部段的位置时，该修改就会就地发生。您最终不会得到一个新的头部数组，就像您使用 + 而不是 += 处理代码一样。因此，您可以看到已收到对同一数组的引用的每个段中的修改(每次更新后又多了一个段)。

你可以做一个更简单的例子来更清楚地看到这类问题:

head_pos = [0]      # create a mutable object

body_pos = head_pos # make another reference to the same object

print(body_pos)     # prints [0]
head_pos.append(1)  # modify the list in place
print(body_pos)     # prints [0, 1], even though we haven't changed body_pos directly