负数索引在 `Array#[]=` 中是如何工作的？

Question

我尝试了解如何使用Array#[]=，并进行了一些操作：

enum[int] = obj → obj
enum[start, length] = obj → obj
enum[range] = obj → obj

问题1

我有一个数组b，它在索引0处保存了nil。

b = []
b[0]   # => nil

我试图在以下代码中用整数10替换nil。

b[-1] = 10 # => IndexError: index -1 too small for array; minimum: 0

为什么上面的代码不起作用，而下面的代码却可以？在数组大小为1的情况下，为什么索引0和-1被区别对待？

b[0] = 5   # => 5
b[-1] = 10 # => 10

问题2

我创建了一个大小为2的数组，并执行了以下操作：

a = [1,2]

a[-3] = 3       # => IndexError: index -3 too small for array; minimum: -2
a[-3] = [3]     # => IndexError: index -3 too small for array; minimum: -2
a[-3..-4] = [3] # => RangeError: -3..-4 out of range

我相信负索引永远不会增加数组的大小，但是我不知道为什么。为什么下面的代码成功了呢？

a[-2..-3] = [3,4] #=> [3, 4]

- Arup Rakshit

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好问题，试图找出一个原因。 - Arindam

@Arindam 谢谢你的赞美.. :) - Arup Rakshit

空数组如 b = [] 并不包含 nil。如果给定索引处的值不存在，它只会返回 nil。> b[6789] => nil - David Unric

@DavidUnric 嗯，你说得完全正确。 - Arup Rakshit

Answer 1

我建议您查看Array文档中的第一段。令人惊讶的是，它说：“负索引被认为是相对于数组末尾的位置，也就是说，索引-1表示数组的最后一个元素，索引-2表示数组中倒数第二个元素，以此类推。”

这意味着，只有当|N| <= a.size时，才能设置a[-N]元素。这就是为什么a = [1,2] ; a[-3] = 3失败了（3 > 2）。

另一方面，Ruby数组可能存在未记录的功能：a[INBOUNDS_IDX..NONSENSE_IDX]=SMTH将在INBOUNDS_IDX索引之前插入SMTH。NONSENSE_IDX是无意义的。

a=[1,2]
a[2..0]='a'
a[2..1]='b'
a[2..-100]='c'
# ⇒ [1, 2, "c", "b", "a"]
a[2..-1]='q'
# ⇒ [1, 2, "q"]

这里的"Nonsense"是指“小于INBOUNDS_IDX，且不能被负数表示为索引”（这就是为什么上面的示例中a [2..-1]被视为a [2..(a.size-1)]的原因）。

- Aleksei Matiushkin

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我没有找到这个 a[-2..-3] = [3,4] #=> [3, 4] 的答案。你能告诉我在哪里可以找到吗？ - Arup Rakshit

@LoveConcept a[-2..-3] = [3,4] #=> [3, 4] 表示 [3,4] 是从 Array#[] 方法返回的值。如果你使用 puts a 打印 a 的值，你会看到预期的 #⇒[3,4,1,2]。 - Aleksei Matiushkin

如果您尝试 a = [1,2] 然后 a[-3] = 5，会产生错误 IndexError: index -3 too small for array; minimum: -2。但是尝试 a[-2..-4] =15 就可以了。在这里我感到困惑。请帮助我理解这个概念好吗？新的数组看起来像 >> a #=> [15, 1, 2]。在这里，数组也可以通过负索引设置或添加新元素，但为什么第一次尝试不行呢？ - Arup Rakshit

你可能看到的唯一一个是我的 :-) - Aleksei Matiushkin

我认为这并没有得到很好的解释。关键在于，如果使用Range进行数组切片，它并不会“扩展”它，而只是使用#first和#last方法获取其边界。现在它开始有意义了。 - David Unric

Answer 2

观察 #1

-1 索引与最后一个元素有关，如果数组没有大小，[]，你不能使用它，直到你用一个或多个元素初始化它。

观察 #2:

是的，你是对的，负索引永远不会增加数组的大小，它只引用数组中一个具体存在的位置。

不要认为数组是循环的——0 索引指向 N-1 索引——所以你不能使用任何负索引来认为它是有效的。

- Miguel Prz

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如果是这样，那么你会如何解释 a[-2..-3] = [3,4]？ - Arup Rakshit

Answer 3

问题1：

一个空数组没有元素，所以当你尝试用负索引-1设置其第0个元素时，会出现错误。因为负索引从数组末尾循环。

所以a = []; a[-1] = 3会导致以下两点不可能实现：

a) 获取最后一个位置的元素，因为它是空的

b) 设置其值，因为它从未被捕获。

a[0] = 5可以工作，因为你告诉编译器：

a) 获取第一个元素，

b) 如果不存在，则创建一个，并将其分配给你请求的值。

请参见官方API文档，特别提到正索引可以增加大小，负索引超过数组开头会引发错误。

问题2：

上述解释几乎也回答了第二个问题。

给定a = [1,2]

a[-3] = 3 会导致第一个断点。你试图访问倒数第三个元素，但它不存在。这是设计上的问题，因此会出现错误。

而 a[-2..-3] 在定义的数组捕获范围内。

你要求解释器捕获倒数第二个元素（在这种情况下是从前面算起的第一个元素），并尝试调用一个范围，该范围要求增加数组的大小，并使用你请求的内容填充它。

幸运的是，一切仍然很好，符合预期。这是个好消息。

- Arindam

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“并尝试调用一个范围”——这并不完全正确。a[-2..-3]与a[-2..0]一样处理，这两个范围通常都是空的。 - Aleksei Matiushkin

@mudasobwa 错了，它们与 a[-2..0] 不同，后者是在 a.size 范围内非空范围 [-2, -1, 0] 的切片数组。 - David Unric

@DavidUnric，能否请您提供一个数组有不止两个元素的实例，在这个实例中，应用 a[-2..-3]=SMTH 的结果与 a[-2..0]=SMTH 的结果不同？如果没有，那么请考虑它们_被视为相同_. 通过“范围为空”，我（虽然不是很清楚）指的是“应用 Array#[] 的结果为空”。 - Aleksei Matiushkin