递归：如何在迭代时避免Python集合修改运行时错误

Question

背景和问题描述：

我有一些代码是用来解决图着色问题的（简单来说，就是给一个无向图的每个点“上色”，确保相连的两个点不能是同一种颜色）。我想用约束传播的方法来提高标准递归回溯算法的效率，但遇到了以下错误：

  File "C:\Users\danisg\Desktop\coloring\Solver.py", 
  line 99, in solve
  for color in self.domains[var]:
  RuntimeError: Set changed size during iteration

在这里，对于每个点，我保持一个set，里面存放这个点可能的具体值：

  self.domains = { var: set(self.colors) for var in self.vars }

在我做出一个赋值后，我会把这个约束传播到相邻的点，以限制搜索空间：

  for key in node.neighbors:          # list of keys corresponding to adjacent vertices
      if color in self.domains[key]:  # remove now to prune possible choices
          self.domains[key].remove(color)

这里并不是实际抛出错误的地方（在我的代码中，我在try-except块里标明了问题所在），但可能是问题的根源。

我的问题：

我这样做的思路对吗？如果实现不对，我该如何修正？另外，是否有必要单独保持一个domains字典？或者我们可以把domain作为图中每个节点的一个属性吗？

我的代码：

这是调用这段代码的solve函数：

def solve(self):

    uncolored = [var for var in self.vars if self.map[var].color == None]
    if len(uncolored) == 0:
        return True

    var  = min(uncolored, key = lambda x: len(self.domains[var]))
    node = self.map[var]
    old  = { var: set(self.domains[var]) for var in self.vars }

    for color in self.domains[var]:

        if not self._valid(var, color):
            continue


        self.map[var].color = color
        for key in node.neighbors:

            if color in self.domains[key]:
                self.domains[key].remove(color)

        try:
            if self.solve():
                return True
        except:
            print('happening now')


        self.map[var].color = None
        self.domains = old


    return False

我的实现使用了一个Node对象：

class Solver:

    class Node:

        def __init__(self, var, neighbors, color = None, domain = set()):

            self.var       = var
            self.neighbors = neighbors
            self.color     = color
            self.domain    = domain

        def __str__(self):
            return str((self.var, self.color))



    def __init__(self, graph, K):

        self.vars    = sorted( graph.keys(), key = lambda x: len(graph[x]), reverse = True )  # sort by number of links; start with most constrained
        self.colors  = range(K)
        self.map     = { var: self.Node(var, graph[var]) for var in self.vars }
        self.domains = { var: set(self.colors)           for var in self.vars }

这里还有两个其他的函数，它们是有用的：

def validate(self):

    for var in self.vars:
        node = self.map[var]

        for key in node.neighbors:
            if node.color == self.map[key].color:
                return False

    return True

def _valid(self, var, color):

    node = self.map[var]

    for key in node.neighbors:

        if self.map[key].color == None:
            continue

        if self.map[key].color == color:
            return False

    return True

代码失败的数据和示例：

我使用的示例图可以在这里找到。

读取数据的函数：

def read_and_make_graph(input_data):

    lines = input_data.split('\n')

    first_line = lines[0].split()
    node_count = int(first_line[0])
    edge_count = int(first_line[1])

    graph = {}
    for i in range(1, edge_count + 1):
        line  = lines[i]
        parts = line.split()
        node, edge = int(parts[0]), int(parts[1])

        if node in graph:
            graph[node].add(edge)

        if edge in graph:
            graph[edge].add(node)

        if node not in graph:
            graph[node] = {edge}

        if edge not in graph:
            graph[edge] = {node}

    return graph

它应该这样调用：

file_location = 'C:\\Users\\danisg\\Desktop\\coloring\\data\\gc_50_3'
input_data_file = open(file_location, 'r')
input_data = ''.join(input_data_file.readlines())
input_data_file.close()

graph  = read_and_make_graph(input_data)
solver = Solver(graph, 6)  # a 6 coloring IS possible

print(solver.solve())      # True if we solved; False if we didn't

Answer 1

使用 set() 对象的 copy() 方法来解决这个问题。

class Door():
    def __init__(self,id):
        self.id = id

if __name__ == '__main__':
    cache_door = set()
    cache_door.add(Door(1))
    cache_door.add(Door(2))
    cache_door.add(Door(3))
    cache_door.add(Door(4))
    print cache_door
    for door in cache_door.copy():
        if door.id == 1:
            cache_door.remove(door)
    print cache_door

Answer 2

我觉得问题出在这里：

for color in self.domains[var]:

    if not self._valid(var, color):
        continue

    self.map[var].color = color
    for key in node.neighbors:

        if color in self.domains[key]:
            self.domains[key].remove(color)  # This is potentially bad.

当你调用 self.domains[key].remove(color) 时，如果 key == var，你就会改变正在遍历的集合的大小。为了避免这个问题，你可以使用

for color in self.domains[var].copy():

使用 copy() 可以让你在遍历集合的副本时，从原始集合中删除项目。