Python元组不可变但集合类型属性可以改变

Question

我明白在Python中，命名元组（namedtuple）是不可变的，也就是说它的属性值不能直接被重新赋值。

N = namedtuple("N",['ind','set','v'])
def solve()
    items=[]
    R = set(range(0,8))
    for i in range(0,8):
        items.append(N(i,R,8))  
    items[0].set.remove(1)
    items[0].v+=1

在最后一行，我试图给属性 'v'赋一个新值，这样做是行不通的。但是，从items[0]的集合属性中移除元素'1'却是可以的。

这是为什么呢？如果集合属性是列表类型，这种情况也会成立吗？

Answer 1

你是在改变集合，而不是元组。集合是可以被修改的。

>>> s = set()
>>> t = (s,)
>>> l = [s]
>>> d = {42: s}
>>> t
(set([]),)
>>> l
[set([])]
>>> d
{42: set([])}
>>> s.add('foo')
>>> t
(set(['foo']),)
>>> l
[set(['foo'])]
>>> d
{42: set(['foo'])}

Answer 2

不可变性并不意味着元组内部的可变对象也变得不可变。不可变性的意思是你不能改变存储的具体对象，比如说你不能重新指定 items[0].set。这个限制无论变量是什么类型都是一样的——如果它是一个列表，像 items[0].list = items[0].list + [1,2,3] 这样的操作会失败（因为不能把它重新指定为一个新对象），但 items[0].list.extend([1,2,3]) 这样的操作是可以的。

可以这样理解：如果你把代码改成：

new_item = N(i,R,8)

那么 new_item.set 现在就是 R 的别名（在 Python 中，重新指定变量时不会复制对象）。如果元组让可变成员变得不可变，那么你会期待 R.remove(1) 会发生什么呢？因为它和 new_item.set 是同一个集合，你对其中一个的任何改动都会在另一个上显示出来。如果这个集合因为成为元组的成员而变得不可变，那么 R.remove(1) 就会突然失败。在 Python 中，所有的方法调用都是根据对象本身来决定是否成功，而不是根据变量——R.remove(1) 和 new_item.set.remove(1) 必须表现得一样。

这也意味着：

R = set(range(0,8))
for i in range(0,8):
    items.append(N(i,R,8)) 

可能存在一个微妙的错误。R 在这里从未被重新指定，所以 items 中的每个命名元组都得到了同一个集合。你可以通过注意到 items[0].set is items[1].set 为真来确认这一点。因此，每当你修改其中任何一个，或者 R 的时候，修改都会在所有地方显示出来（它们只是同一个对象的不同名称）。

这个问题通常出现在你做类似于

a = [[]] * 3
a[0].append(2)

的操作时，结果会变成 [[2], [2], [2]]。解决这个问题有两种方法：

首先，要非常小心在赋值时创建一个新的可变对象，除非你确实想要一个别名。在嵌套列表的例子中，通常的解决方案是使用 a = [[] for _ in range(3)]。对于你在元组中的集合，把 R = ... 这一行移动到循环内部，这样它就会为每个 namedtuple 重新指定为一个新的集合。

第二种解决方法是使用不可变类型。把 R 变成 frozenset，这样就无法添加或删除元素了。