Python 中 add()、append()、update() 和 extend() 的用法

Question

有没有什么文章或者论坛讨论，能解释一下为什么列表用的是append和extend，而集合和字典用的是add和update呢？

我经常需要把列表转换成集合，这种差别让我觉得很麻烦，所以为了让我自己心里舒服点，我想知道背后的原因是什么。

在开发过程中，我们经常需要在这些数据结构之间转换。随着程序的不断变化，某些结构会有不同的需求，比如需要有序或者不能有重复的元素。

举个例子，最开始可能是一个无序的列表，后来可能需要确保里面没有重复的元素，这样就需要把它转换成集合。

每次这样的变化都需要找到并修改所有相关的地方，看看是用add还是用append，或者是用update还是extend。

所以我很好奇最初是怎样讨论出这种语言选择的，但可惜我在网上搜索的时候没有找到相关的信息。

Answer 1

这样写是为了让你感到烦恼。

说真的。它的设计就是让人不能轻易地把一种东西转换成另一种。历史上，set（集合）是基于dict（字典）来的，所以它们在命名上有很多相似之处。虽然你可以很简单地写一个set的包装器来添加这些方法……

class ListlikeSet(set):
    def append(self, x):
        self.add(x)

    def extend(self, xs):
        self.update(xs)

……但更重要的问题是，为什么你会这么频繁地把list（列表）转换成set。它们代表了两种完全不同的对象集合模型；如果你经常需要在这两者之间转换，说明你可能对程序的概念架构理解得不够透彻。

Answer 2

set 和 dict 是无序的。这意味着它们里面的元素没有固定的顺序。 "添加" 和 "扩展" 这些概念只适用于有顺序的类型。

Answer 3

append 通常的意思是“加到最后”，而 extend 也可以理解为“扩展到某个点之后”。但是集合（sets）没有“结束”这个概念，也没有办法在里面指定某个“点”或者“边界”，因为它们根本没有“边界”！所以说这些操作可以在集合上进行是非常误导的。

x.append(y) 总是会让 len(x) 增加一个（无论 y 是否已经在列表 x 里）；而对于 s.add(z) 来说，这个长度可能会增加，也可能保持不变。此外，在这些例子中，y 可以是任何值（也就是说，append 操作几乎不会失败，除了内存不足的特殊情况）——但是对于 z 来说就不一样了，它必须是可哈希的，否则 add 操作就会失败并抛出异常。类似的区别也适用于 extend 和 update。用同样的名字来表示这些语义差别如此大的操作，确实会让人感到困惑。

在第一次处理时，直接用列表似乎更符合 Python 的风格，性能问题可以在后续再考虑。

性能问题其实不是最重要的！list 支持重复项、保持顺序，并且可以包含任何类型的项——而 set 确保每个项都是唯一的，没有顺序的概念，并且要求项是可哈希的。用列表（还要进行一些奇怪的重复检查等）来代替集合，这在 Python 中并没有什么“Pythonic”的地方——无论性能如何，遵循“说出你的意思！”才是 Python 的风格。;-）。在像 Fortran 或 C 这样的语言中，内置的容器类型只有数组，如果你想避免使用额外的库，可能需要进行这样的“心理映射”；但在 Python 中，根本没有这个必要。

编辑：原作者在评论中提到，他们一开始并不知道某个算法不允许重复（这听起来有点奇怪，但无所谓）——他们希望找到一种简单的方法，将列表转换为集合，一旦发现重复是个问题（我还要补充：顺序不重要，项是可哈希的，不需要索引/切片等）。为了达到与 Python 的 set 有“同义词”方法时完全相同的效果：

class somewhatlistlikeset(set):
    def append(self, x): self.add(x)
    def extend(self, x): self.update(x)

当然，如果唯一的变化是在集合创建时（之前是列表创建），那么代码可能会变得更难理解，因为失去了使用 add 和 append 的清晰性，这样阅读代码的人就能“局部”知道这个对象是集合还是列表……但这也是上面提到的“完全相同的效果”的一部分！-)