我可以在 Python 列表上创建“视图”吗？

Posted 2023-02-23

【中文标题】我可以在 Python 列表上创建“视图”吗？

【英文标题】：Can I create a "view" on a Python list?

【发布时间】：2011-03-29 23:12:10

【问题描述】：

我有一个很大的列表l。我想创建一个从元素 4 到 6 的视图。我可以使用序列切片来完成。

>>> l = range(10)
>>> lv = l[3:6]
>>> lv
[3, 4, 5]

但是lv 是l 切片的副本。如果我更改基础列表，lv 不会反映更改。

>>> l[4] = -1
>>> lv
[3, 4, 5]

反之亦然，我想修改 lv 也反映在 l 中。除此之外，列表大小不会改变。

我不期待建立一个大班来做到这一点。我只是希望其他 Python 大师可能知道一些隐藏的语言技巧。理想情况下，我希望它可以像 C 中的指针运算：

int lv[] = l + 3;

【问题讨论】：

@robert 怎么样？ memoryview 仅适用于具有缓冲区接口的对象，而列表不是其中之一。

在此处提供的示例中，您应该使用bytearray 而不是列表。您也可以将列表包装在bytearray。

buffer protocol，因为memoryview 文档没有链接到它。

【参考方案1】：

Python 标准库中没有“列表切片”类（也不是内置的）。所以，你确实需要一个类，尽管它不需要很大——特别是如果你对“只读”和“紧凑”切片感到满意。例如：

import collections

class ROListSlice(collections.Sequence):

    def __init__(self, alist, start, alen):
        self.alist = alist
        self.start = start
        self.alen = alen

    def __len__(self):
        return self.alen

    def adj(self, i):
        if i<0: i += self.alen
        return i + self.start

    def __getitem__(self, i):
        return self.alist[self.adj(i)]

这有一些限制（不支持“切片”），但对于大多数用途来说可能没问题。

要使此序列为 r/w，您需要添加 __setitem__、__delitem__ 和 insert：

class ListSlice(ROListSlice):

    def __setitem__(self, i, v):
        self.alist[self.adj(i)] = v

    def __delitem__(self, i, v):
        del self.alist[self.adj(i)]
        self.alen -= 1

    def insert(self, i, v):
        self.alist.insert(self.adj(i), v)
        self.alen += 1

【讨论】：

你能做一些像def __slice__(self, *args, **kwargs): return (self.alist[self.start:self.start+self.alen]).__slice__(*args, **kwargs)这样的东西来支持像切片这样的东西吗？基本上将请求传递给按需创建的切片。

但是如果你这样做alist.insert(0, something)，切片就会移动！这可能是也可能不是问题...

@Amber, __slice__ 不是 Python 中的特殊方法。切片会导致调用__getindex__、__setindex__、__delindex__，因此您必须进行类型检查和调整（更容易获取，因为您的方法会将事情委派好——尽管设置和删除更难） .

@Alex：嗯。我可以发誓有办法覆盖切片（例如，允许二维切片之类的东西）。但我可能是错的。 :)

@Amber，当然你可以“覆盖切片”——你可以通过覆盖 __getitem__ 来做到这一点（对于具有可变实例的类型，可能还有 set 和 del ），然后输入-检查/类型切换“索引”参数（例如，为了允许a[1:2,3:4]，您处理接收作为“索引”参数的元组，其中包含两个项目，它们都是切片对象）。

【参考方案2】：

也许只使用一个 numpy 数组：

In [19]: import numpy as np

In [20]: l=np.arange(10)

基本切片numpy数组returns a view，不是副本：

In [21]: lv=l[3:6]

In [22]: lv
Out[22]: array([3, 4, 5])

更改l 会影响lv：

In [23]: l[4]=-1

In [24]: lv
Out[24]: array([ 3, -1,  5])

更改lv 会影响l：

In [25]: lv[1]=4

In [26]: l
Out[26]: array([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

【参考方案3】：

您可以通过使用原始列表引用创建自己的生成器来做到这一点。

l = [1,2,3,4,5]
lv = (l[i] for i in range(1,4))

lv.next()   # 2
l[2]=-1
lv.next()   # -1
lv.next()   # 4

但是这是一个生成器，你只能遍历列表一次，如果你删除的元素比你用range 请求的多，它就会爆炸。

【参考方案4】：

子类化more_itertools.SequenceView 以通过改变序列来影响视图，反之亦然。

代码

import more_itertools as mit


class SequenceView(mit.SequenceView):
    """Overload assignments in views."""
    def __setitem__(self, index, item):
        self._target[index] = item

演示

>>> seq = list(range(10))
>>> view = SequenceView(seq)
>>> view
SequenceView([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])

>>> # Mutate Sequence -> Affect View
>>> seq[6] = -1
>>> view[5:8]
[5, -1, 7]

>>> # Mutate View -> Affect Sequence
>>> view[5] = -2
>>> seq[5:8]
[-2, -1, 7]

more_itertools 是第三方库。通过> pip install more_itertools安装。

【讨论】：

加一个让我发现more_itertools，虽然我不会使用你的代码

不用担心。 more_itertools 是一个很棒的工具箱。我鼓励人们去探索它。

【参考方案5】：

https://gist.github.com/mathieucaroff/0cf094325fb5294fb54c6a577f05a2c1

上面的链接是基于python 3范围能力的解决方案，可以切片和 以恒定时间索引。

它支持切片、相等比较、字符串转换 (__str__) 和 复制者 (__repr__)，但不支持分配。

创建 SliceableSequenceView 的 SliceableSequenceView 不会减慢速度 检测到这种情况时的访问时间。

sequenceView.py

# ***.com/q/3485475/can-i-create-a-view-on-a-python-list

try:
    from collections.abc import Sequence
except ImportError:
    from collections import Sequence # pylint: disable=no-name-in-module

class SliceableSequenceView(Sequence):
    """
    A read-only sequence which allows slicing without copying the viewed list.
    Supports negative indexes.

    Usage:
        li = list(range(100))
        s = SliceableSequenceView(li)
        u = SliceableSequenceView(li, slice(1,7,2))
        v = s[1:7:2]
        w = s[-99:-93:2]
        li[1] += 10
        assert li[1:7:2] == list(u) == list(v) == list(w)
    """
    __slots__ = "seq range".split()
    def __init__(self, seq, sliced=None):
        """
        Accept any sequence (such as lists, strings or ranges).
        """
        if sliced is None:
            sliced = slice(len(seq))
        ls = looksSliceable = True
        ls = ls and hasattr(seq, "seq") and isinstance(seq.seq, Sequence)
        ls = ls and hasattr(seq, "range") and isinstance(seq.range, range)
        looksSliceable = ls
        if looksSliceable:
            self.seq = seq.seq
            self.range = seq.range[sliced]
        else:
            self.seq = seq
            self.range = range(len(seq))[sliced]

    def __len__(self):
        return len(self.range)

    def __getitem__(self, i):
        if isinstance(i, slice):
            return SliceableSequenceView(self.seq, i)
        return self.seq[self.range[i]]

    def __str__(self):
        r = self.range
        s = slice(r.start, r.stop, r.step)
        return str(self.seq[s])

    def __repr__(self):
        r = self.range
        s = slice(r.start, r.stop, r.step)
        return "SliceableSequenceView(!r)".format(self.seq[s])

    def equal(self, otherSequence):
        if self is otherSequence:
            return True
        if len(self) != len(otherSequence):
            return False
        for v, w in zip(self, otherSequence):
            if v != w:
                return False
        return True

【参考方案6】：

编辑： The object argument must be an object that supports the buffer call interface (such as strings, arrays, and buffers). - 所以不，很遗憾。

我认为buffer type 是您正在寻找的。​​p>

从链接页面粘贴示例：

>>> s = bytearray(1000000)   # a million zeroed bytes
>>> t = buffer(s, 1)         # slice cuts off the first byte
>>> s[1] = 5                 # set the second element in s
>>> t[0]                     # which is now also the first element in t!
'\x05' 

【讨论】：

Python 3 中没有内置的buffer()。可以使用memoryview()。

此外，这会检查该区域的内存字节 - Python 列表确实包含对象（“内存中”是指向对象的指针）所以 - 明确地说，这将是一种非常错误的方法 - 一个将不得不使用 ctypes 并重做所有指针间接工作，就好像他在用 C 编码一样，Python 是免费的

【参考方案7】：

一旦您从列表中取出一个片段，您就会创建一个新列表。好的，它将包含相同的对象，因此只要涉及列表的对象，它就会是相同的，但是如果您修改切片，则原始列表不会改变。

如果你真的想创建一个可修改的视图，你可以想象一个基于collection.MutableSequence的新类

这可能是完整功能子列表的起点 - 它正确处理切片索引，但至少缺少负索引处理规范：

class Sublist(collections.MutableSequence):
    def __init__(self, ls, beg, end):
        self.ls = ls
        self.beg = beg
        self.end = end
    def __getitem__(self, i):
        self._valid(i)
        return self.ls[self._newindex(i)]
    def __delitem__(self, i):
        self._valid(i)
        del self.ls[self._newindex(i)]
    def insert(self, i, x):
        self._valid(i)
        self.ls.insert(i+ self.beg, x)
    def __len__(self):
        return self.end - self.beg
    def __setitem__(self, i, x):
        self.ls[self._newindex(i)] = x
    def _valid(self, i):
        if isinstance(i, slice):
            self._valid(i.start)
            self._valid(i.stop)
        elif isinstance(i, int):
            if i<0 or i>=self.__len__():
                raise IndexError()
        else:
            raise TypeError()
    def _newindex(self, i):
        if isinstance(i, slice):
            return slice(self.beg + i.start, self.beg + i.stop, i.step)
        else:
            return i + self.beg

例子：

>>> a = list(range(10))
>>> s = Sublist(a, 3, 8)
>>> s[2:4]
[5, 6]
>>> s[2] = 15
>>> a
[0, 1, 2, 3, 4, 15, 6, 7, 8, 9]

【讨论】：

这是对另一个问题的直接回答，该问题作为此问题的副本关闭。由于此处的其他答案是相关的，我更喜欢在此处添加它

【参考方案8】：

你可以编辑：不做类似的事情

shiftedlist = type('ShiftedList',
                   (list,),
                   "__getitem__": lambda self, i: list.__getitem__(self, i + 3)
                  )([1, 2, 3, 4, 5, 6])

本质上是一个单行，它不是很 Pythonic，但这是基本要点。

编辑：我很晚才意识到这行不通，因为list() 基本上会对它传递的列表进行浅表复制。所以这最终将或多或少与切片列表相同。实际上更少，因为缺少__len__ 的覆盖。您需要使用代理类；详情请见Mr. Martelli's answer。

【参考方案9】：

使用range 自己实现这一点实际上并不难。* 您可以对范围进行切片，它会为您完成所有复杂的算术运算：

>>> range(20)[10:]
range(10, 20)
>>> range(10, 20)[::2]
range(10, 20, 2)
>>> range(10, 20, 2)[::-3]
range(18, 8, -6)

所以你只需要一个包含对原始序列的引用和一个范围的对象类。这是这样一个类的代码（我希望不要太大）：

class SequenceView:

    def __init__(self, sequence, range_object=None):
        if range_object is None:
            range_object = range(len(sequence))
        self.range    = range_object
        self.sequence = sequence

    def __getitem__(self, key):
        if type(key) == slice:
            return SequenceView(self.sequence, self.range[key])
        else:
            return self.sequence[self.range[key]]

    def __setitem__(self, key, value):
        self.sequence[self.range[key]] = value

    def __len__(self):
        return len(self.range)

    def __iter__(self):
        for i in self.range:
            yield self.sequence[i]

    def __repr__(self):
        return f"SequenceView(self.sequence!r, self.range!r)"

    def __str__(self):
        if type(self.sequence) == str:
            return ''.join(self)
        elif type(self.sequence) in (list, tuple):
            return str(type(self.sequence)(self))
        else:
            return repr(self)

（这在大约 5 分钟内完成，因此请确保在任何重要的地方使用它之前彻底测试它。）

用法：

>>> p = list(range(10))
>>> q = SequenceView(p)[3:6]
>>> print(q)
[3, 4, 5]
>>> q[1] = -1
>>> print(q)
[3, -1, 5]
>>> print(p)
[0, 1, 2, 3, -1, 5, 6, 7, 8, 9]

* 在 Python 3 中

【参考方案10】：

如果您要按顺序访问“视图”，则只需使用 itertools.islice(..)You can see the documentation for more info。

l = [1, 2, 3, 4, 5]
d = [1:3] #[2, 3]
d = itertools.islice(2, 3) # iterator yielding -> 2, 3

您不能访问单个元素来更改切片中的它们，如果您确实更改了列表，则必须重新调用 isclice(..)。

【讨论】：

代码示例甚至在语法上都不正确。