为什么列表在python和Java中表现不同？

Question

我正在学习脚本语言python。 我很了解Java。 我正在尝试将一小段代码从Java转换为python。 但是它们的行为不规律（或者我的理解可能是完全错误的），我在Java中使用以下代码，在其中我将元素无限期地添加到ArrayList中。 所以这会导致内存不足错误，这是我期望的：

import java.util.*;
public class Testing{
public static void main(String[] args){
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(5);
        list.add(4);
        for (int i=0;i<list.size();i++){
            list.add(5);
        }
}
}

现在在python中翻译了相同的代码：

lst = []
lst.append(5)
lst.append(4)
for i in range(len(lst)):
    lst.append(5)
print lst

在这里，我得到的输出： [5, 4, 5, 5]

从我看来，列表是否没有传递为对python中for循环的引用？

同样在这里

>>> l=[1,2,3]
>>> for i in l[:]:
...    l.append(4)
...    print l
... 
[1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4]

在for循环内的每次迭代中，我都在增加列表大小，因此迭代应该永远正确吗？

Answer 1

python for循环评估表达式，该表达式产生仅循环一次的可迭代项。 你可以操纵lst在循环对象，而不会影响结果for是循环结束了。 这不同于Java for构造（这与Python for语句有很大不同，实际上是Foreach构造），后者为每次迭代评估3个关联表达式。

在第一个示例中，您创建了一个range()结果，并且一旦创建该结果，就不会为每次循环迭代更新。

在第二个示例中，您使用全长切片（ lst[:] ）创建了lst的副本，以使循环迭代。 不会为每个循环迭代重新创建副本。

但是，这里有一个警告。 for循环在要迭代的对象上调用iter() 。 对于列表对象，结果列表迭代器的确保留了对原始列表的引用以及迭代索引。 每当for循环使迭代器前进next()在其上调用next() ）时，迭代索引就会递增并在原始列表中查找，直到索引等于列表长度为止。 如果您继续添加到循环列表中， 则会创建一个无限循环。

如果您没有创建列表的副本以进行迭代，则可以看到以下内容：

>>> L = [1, 2, 3]
>>> for i in L:
...     L.append(4)
...     print L
...     if len(L) > 30:
...         break
... 
[1, 2, 3, 4]
[1, 2, 3, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]
[1, 2, 3, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4, 4]

在这里，为L创建的迭代器随着L在循环中的扩展而不断产生下一个元素，如果我没有在循环中添加长度限制，那么它将永远持续下去。

Answer 2

range(len(lst))创建一次范围，然后对其进行迭代，而在java list.size()则在每次迭代时求值

Answer 3

>列表是否未传递为python中for循环的引用？

所有对象都通过在Python引用传递，并在Python 一切都是对象。 （不是Java基本值，但即使是普通整数和浮点值也是Python中的对象。）

>在for循环内的每次迭代中，我都会增加列表大小，因此迭代应该永远正确吗？

您正在增加l的大小，这是正确的，但是l [：]仅被评估一次，并产生l的浅表副本。 该副本不会在循环中更改，因此在循环内部更改为l不会更改循环变量将采用的值集。

在该循环中将l [：]更改为l，然后您会看到很多输出。

Answer 4

通过将for循环转换为等效的while循环，可能最容易解释这一点。

在Java中：

for (int i=0;i<list.size();i++){
    list.add(5);
}

int i=0;
while (i<list.size()) {
    list.add(5);
    ++i;
}

在Python伪代码中：

for i in range(len(lst)):
    lst.append(5)

_r = range(len(lst))
_i = iter(r)
while _i isn't done:
    next(_i)
    lst.append(5)

在实践中，您实际上不需要了解iter *和next工作的方式，也不需要了解“ _i未完成”部分的工作原理的详细信息**； 关键是for循环会创建一个迭代器，然后对其进行迭代。 在您的情况下，它将在range对象上创建一个迭代器（或在Python 2.x中，由range函数返回的list ）。

但是即使不知道，您仍然可以看到len(lst)在开始时仅被评估一次，以创建迭代器，而Java list.size()等效项在每次循环中list.size()评估。

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如果要使用Java样式的for循环，则必须显式编写while循环。

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* iter在所有可迭代对象（列表，范围，甚至另一个迭代器）上创建一个迭代器。 迭代器有点像一个智能对象，其中引用了其中的可迭代对象和“当前位置”，尽管在幕后他们很少以这种方式实现。 在迭代器上调用next有效地返回当前位置的值，并将迭代器前进到下一个迭代器（或等效项，但实际上已实现该迭代器）。

**实际上发生的实际上是一个try: / except StopIteration: ，因为在完成的迭代器上调用next会引发StopIteration 。 当然，它是用C语言实现的（对于其他Python实现，则是Java或.NET或RPython），而C语言实际上使用了一些特殊的魔术代码来循环遍历迭代器，这使其速度更快一些，但几乎没有人需要考虑那部分。