Python字典视图对象的等价性

Question

对于 Python dict 的 View 对象，比我预期的比较方式不同：

a = {0 : 'a', 1 : 'b'}
b = {1 : 'b', 0 : 'a'}

print(a == b) # True
print(a.keys() == b.keys()) # True
print(a.values() == b.values()) # False
print(a.items() == b.items()) # True

dict.values() 返回的结果不是列表，而是一个“视图”对象。这意味着该对象在被调用时会动态更新，以反映底层字典中键值的更改。因此，在同一字典上多次调用 dict.values() 会返回具有相同内容的不同视图对象，它们之间的比较结果为 False。

实际上，在相同的字典（甚至不是副本）的情况下，也是如此。

a = {0 : 'a', 1 : 'b'}
print(a.values() == a.values()) # False

这个视图对象的相等性意味着什么？

- tungli

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请见 Python 3.x 和 Python 2.7 中 dict.values() 和 dict.keys() 等式的不一致行为。 - Nikolaos Chatzis

Answer 1

字典视图类实现了自己的等式方法。 dict.values() 的文档明确指出：

将一个 dict.values() 视图与另一个进行等式比较将始终返回 False。当将 dict.values() 与其自身进行比较时，也适用此规则。

对于 dict.keys() 和 dict.items()，字典视图 的文档说：

键视图是集合样式的，因为它们的条目是唯一且可哈希的。如果所有值都是可哈希的，以便 (key, value) 对是唯一且可哈希的，则项目视图也是集合样式的。（值视图通常不被视为集合样式，因为条目通常不是唯一的。）对于集合样式的视图，可以使用定义在抽象基类 collections.abc.Set 中的所有操作（例如，==、< 或 ^）。

- Barmar

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谢谢！我错过了那个。你有什么见解为什么它必须返回False吗？看起来这有点浪费一个好的运算符... - tungli

为了避免像对所有值进行排序这样昂贵的操作以便进行比较。 - Barmar

keys和items可以像集合一样处理，因为键保证是唯一且可哈希的。但是值可以有重复。 - Barmar

Answer 2

keys和items视图类似于集合（对于具有不可哈希值的items视图，它们大多数表现为集合）-它们在许多方面的行为类似于set对象，特别是可以很容易地在这些视图上执行in测试。这样，这些视图支持基于两个视图是否包含相同元素的有效的==操作。

对于values视图，没有好的方法来实现这种==操作，因此values视图不会为==实现任何花哨的东西。它们只继承了object的默认__eq__实现，因此仅当两个values视图是相同对象时，它们才被视为相等。即使对于同一字典的两个视图，只有当它们实际上是相同的视图对象时，您才会得到True：

In [2]: x = {}

In [3]: x.values() == x.values()
Out[3]: False

In [4]: v = x.values()

In [5]: v == v
Out[5]: True

- user2357112

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谢谢你的回答！ “没有好的方法来实现这样的==操作…” -> 使用以下代码有什么问题吗？：def __eq__(self, other): return all(i == j for i, j in zip(self, other))? - tungli

@tungli 这需要两个字典的元素顺序相同。 - Barmar

@tungli：这会将元素顺序带入比较中，导致相等的字典具有不相等的值视图。这与字典比较和所有其他视图比较的工作方式不一致。（另外，您忘记先检查len了。） - user2357112

此外，这些设计决策是在dict成为有序之前进行的。 - user2357112

不确定这是否重要，因为这些运算符都不关心顺序。也许实现值相等的最佳方法是类似于 Collections.counter(self) == Collections.counter(other) 这样的方式。 - Barmar

计数器需要可哈希的元素。 - wim

Answer 3

dict是无序的，这意味着只要a中的所有键存在于b中，b中的所有键存在于a中，并且这些键对应的值相等，那么这两个集合就是相等的。

如果你想检查a和b是否是同一个实例，那么你可以使用is。

>>> a = {0 : 'a', 1 : 'b'}
>>> b = {1 : 'b', 0 : 'a'}

>>> a is b
False

>>> a = {0 : 'a', 1 : 'b'}
>>> b = a

>>> a is b
True

关于为什么 a.values() == b.values() 返回 False 的问题，这是 Python 语言中做出的选择。引用自 Python 文档的一句话：

An equality comparison between one dict.values() view and another will always return False. This also applies when comparing dict.values() to itself:

>>> d = {'a': 1}
>>> d.values() == d.values()
False

- Stephen

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这并不能解释为什么 keys() 和 items() 对象是相等的，但 values() 对象却不相等。 - Barmar

正如@Barmar所说，这是错失了重点。如果例如a.values() is a.values()返回False，我可以理解，但使用==就很奇怪。 - tungli

另外，dict现在是插入有序的(自3.7开始)。 - tungli

我更新了答案以回答那个问题。 - Stephen

那个文档部分不太正确 - 在values视图上使用==可能会返回True，但仅当您将同一视图对象与自身进行比较时才会如此。调用两次values会返回两个不同的视图对象，因此您会得到d.values() == d.values()的False。 - user2357112

文档需要更清晰明了，我同意，因为它们似乎自相矛盾。它声明每次调用都会返回一个新视图，并且因此导致在两个不同视图之间进行比较，应该返回 False。但是不知道为什么将其与自身进行比较会返回 True。 - Stephen