如何在Python中创建一个超过最大大小限制的列表

10
根据这个在32位系统上,Python列表的最大大小为536,870,912个元素

有没有可能初始化一个比这更大尺寸的列表呢?

假设:

list1 = [None]*1000000000

3
好的,"maximum size" 的意思就是这样。如果你有足够的内存,可以使用 itertools.chain 将一堆块连接在一起。 - Pavel Anossov
3
你有没有考虑到,列表中的每个元素至少占据4个字节,因此 4 * 536,870,912 = 2147483648。这就是说,仅仅为了存储这个列表就需要2GB的内存。如果这些元素不相同,我很确定在达到这个尺寸之前你就会遇到 MemoryError 了。 - Bakuriu
1
@bakuriu感谢您指出这一点。我确实遇到了MemoryError :( - Thanakron Tandavas
1个回答

19

如此大的列表将占用大量空间,因为列表中的每个元素至少占用4个字节,因此一个允许最大元素数量的列表将占用至少2GB的RAM1。这还没有考虑64位系统2

  1. 4 * 5.4e+8 = 2.1e+9,2.1 GB
  2. 8 * 1.2e+18 = 9.2e+18,9.2 EB(是的,艾字节)

然而,为了回答这个问题,假设你有很多RAM。


最简单的选项之一是创建自己的对象来保存和处理大型列表。它基本上会将大型列表分成小列表,然后在需要时相应地访问它们。由于没有继承列表类list的实际好处[1],因为您必须重写所有方法,因此您最好只继承object,然后从那里开始。这里唯一重要的事情是永远不要组合或复制子列表(因为它们是巨大的),因此在必要时使用itertools.chain来循环遍历列表。

以下是最简单的列表方法appendextendget/setitem的工作示例:

import sys
from itertools import chain

class largeList(object):
    def __init__(self, mylist=None):
        self.maxSize = sys.maxsize/4
        self.src = [[]]
        self.extend(mylist if mylist is not None else [])

    def __iter__(self):
        return chain(*self.src)

    def __getitem__(self, idx):
        return self.src[int(idx/self.maxSize)][idx%self.maxSize]

    def __setitem__(self, idx, item):
        self.src[int(idx/self.maxSize)][idx%self.maxSize] = item
        # expand set/getitem to support negative indexing.

    def append(self, item):
        if len(self.src[-1]) < self.maxSize:
            self.src[-1].append(item)
        else:
            self.src.append([item])
    
    def extend(self, items):
        remainder = self.maxSize - len(self.src[-1])
        self.src[-1].extend(items[:remainder])
        for i in xrange(0, len(items[remainder:]), self.maxSize):
            self.src.append(items[remainder:][i:i+self.maxSize])

    def __len__(self):
        return sum(len(l) for l in self.src)
    
    def __str__(self):
        size = self.__len__()
        if size >= 8:
            first, last = [], []
            for i, ele in enumerate(self.__iter__()):
                if i < 3:
                    first.append(ele)
                if i >= size - 3:
                    last.append(ele)
            return str(first)[:-1] + ', ..., ' + str(last)[1:]
        return str(list(self.__iter__()))

示例用法(如果您的可用RAM小于4GB或者您使用的是64位系统,请在尝试此操作之前更改sys.maxsize):

#sys.maxsize = 1000

list1 = largeList(xrange(sys.maxsize/4 + 2))
print len(list1)
# 53687093
print list1
#[0, 1, 2, ..., 536870910, 536870911, 536870912]
print list1.src
#[[0, 1, 2 ..., 536870910], [536870911, 536870912]]
list1.extend([42, 43])
print list1
#[0, 1, 2, ..., 536870912, 42, 43]

结果:内部,列表被分成多个列表,但当使用它们时,它们似乎只是一个列表。可以通过添加更多方法轻松地添加list功能,例如popremoveinsertindex
(...)

    def pop(self, idx):
        listidx = int(idx/self.maxSize)
        itempopped = self.src[listidx].pop(idx%self.maxSize)
        for i in xrange(listidx, len(self.src)-1):
            self.src[i].append(self.src[i+1].pop(0))
        if not self.src[-1]:
            del self.src[-1]
        return itempopped
        
    def remove(self, item):
        for i, ele in enumerate(self.__iter__()):
            if ele == item:
                self.pop(i)
                break
    
    def insert(self, idx, item):
        listidx = int(idx/self.maxSize)
        itemtoshift = self.src[listidx].pop(-1)
        self.src[listidx].insert(idx%self.maxSize, item)
        for i in xrange(listidx+1, len(self.src)-1):
            itemremoved = self.src[i].pop(-1)
            self.src[i].insert(0, itemtoshift)
            itemtoshift = itemremoved
        if len(self.src[-1]) < self.maxSize:
            self.src[-1].insert(0, itemtoshift)
        else:
            self.src.append([self.src[-1].pop(-1)])
            self.src[-2].insert(0, itemtoshift)
    
    def index(self, item):
        for i, ele in enumerate(self.__iter__()):
            if ele == item:
                return i
        return -1

示例用法,继续:

#sys.maxsize = 1000

list1 = largeList(xrange(sys.maxsize/4 + 2))
list1.insert(0, 'a')
print list1
#['a', 0, 1, ..., 536870910, 536870911, 536870912]
list1.pop(2)
#1
list1.remove(536870910)
print list1.index('a')
#0
print len(list1)
#536870911
print list1
#['a', 0, 2, ..., 536870909, 536870911, 536870912]
print list.src
#[['a', 0, 2, ..., 536870909, 536870911], [536870912]]

我会将参数mylist的默认值替换为None,并在__init__的主体中添加if mylist is None: self.mylist = []以避免引起任何错误。 - LMCuber
1
@LMCuber,随意进行编辑。 :) - dwitvliet

网页内容由stack overflow 提供, 点击上面的
可以查看英文原文,
原文链接