Python：列表索引超出范围，不知道为什么

Question

我正在尝试遍历一个矩阵，检查当前单元格周围有多少个相邻的单元格值为1。但是我遇到了一个越界的错误，我不太明白为什么会这样。

for x in range(0,ROWS):
    for y in range(0,COLS):

        #get neighbors
        neighbors = []
        if x!=0 & y!=COLS:
            neighbors.append([x-1,y+1])
        if y!=COLS:
            neighbors.append([x,y+1])
        if x!=ROWS & y!=COLS:
            neighbors.append([x+1,y+1])
        if x!=0:
            neighbors.append([x-1,y])
        if x!=ROWS:
            neighbors.append([x+1,y])
        if x!=0 & y!=0:
            neighbors.append([x-1,y-1])
        if y!=0:
            neighbors.append([x,y-1])
        if x!=ROWS & y!=0:
            neighbors.append([x+1,y-1])

        #determine # of living neighbors
        alive = []
        for i in neighbors:
            if matrix[i[0]][i[1]] == 1:
                alive.append(i)

我收到的错误信息是：

IndexError: list index out of range

这个错误出现在这一行 if matrix[i[0]][i[1]] == 1:

为什么会出现越界的情况，我该怎么解决呢？

Answer 1

编辑：我想我找到了问题

经过仔细检查你的代码，我发现你用的是 if x!=0 & y!=0。这里的 & 是按位与运算，而不是逻辑与运算，所以它不会给你想要的结果。你应该用 and 来代替 &，看看这样做是否能解决你的问题。

我建议稍微调整一下代码，这样会更容易阅读。

for loc_x in range(ROWS):
    for loc_y in range(COLS): # btw shouldn't ROWS/COLS be flipped?
                              # if your matrix isn't square this could be why
        x_values = [loc_x]
        if loc_x < ROWS: x_values.append(loc_x+1)
        if loc_x > 0: x_values.append(loc_x-1)
        y_values = [loc_y]
        if loc_y < COLS: y_values.append(loc_y+1)
        if loc_y > 0: y_values.append(loc_y-1)
        neighbors = [(x,y) for x in x_values for y in y_values if (x,y) != (loc_x,loc_y)]

        alive = [matrix[n[0]][n[1]] for n in neighbors if matrix[n[0]][n[1]]==1]

试着用你的代码运行这个，看看是否能解决问题。如果还是不行，你可能需要进一步测试。例如，可以把 alive 的定义放在 try/except 标签里，这样可以提供更好的错误追踪信息。

try:
    alive = ...
except IndexError:
    print("Location: {},{}\nneighbors: {}\nROWS:{}\nCOLS:{}".format(x_loc,y_loc, neighbors,ROWS,COLS))
    raise

顺便提一下，我之前解决这个问题的方法是创建一些对象来保存相关信息，然后从上到下、从左到右检查每个字段的右边和下面的字段。例如：

class Field(object):
    def __init__(self,x,y,value):
        self.x = x
        self.y = y
        self.value = value
        self.neighbors = neighbors

class Matrix(list):
    def __init__(self,size):
        self.ROWS,self.COLS = map(int,size.lower().split("x"))
        for y in range(ROWS):
            self.append([Field(x,y,random.randint(0,1)) for x in range(COLS)])
        self.plot()
    def plot(self):
        for row in self:
            for col in row:
                try:
                    self[row][col].neighbors.append(self[row+1][col])
                    self[row+1][col].neighbors.append(self[row][col])
                except IndexError: pass
                try:
                    self[row][col].neighbors.append(self[row][col+1])
                    self[row][col+1].neighbors.append(self[row][col])
                except IndexError: pass

当然，这样做并不能处理对角线的情况。不过我相信你能想出办法来处理这些问题！！

Answer 2

问题在于你使用了 &。这个符号是按位与运算，而不是逻辑与运算。在Python中，你应该用 and。比如：

if x!=0 and y!=COLS:
    neighbors.append([x-1,y+1])

不过，使用按位与运算造成问题的真正原因是运算顺序——它的优先级更高！

>>> 1 != 2 & 3 != 3
True
>>> (1 != 2) & (3 != 3)
False
>>> 1 != (2 & 3) != 3
True

所以即使你的逻辑看起来没问题，但运算顺序意味着你代码的实际行为和你预期的差别很大。

你代码的另一个问题是，你在检查 x 和 y 是否等于 ROWS 和 COLS，而不是检查它们是否等于 ROWS-1 和 COLS-1，后者才是真正的边界条件。