为什么我交换列表中两个元素的代码出错了？

Question

这是我的代码：

a = [1, 2, 3, 4, 5]
a[0], a[a[0]] = a[a[0]], a[0]
print(a)

我正在尝试将a[0] 与a[a[0]] 交换（即在这种情况下为a[1]），所以我期望的结果是：

[2, 1, 3, 4, 5]

我得到的结果是[2, 2, 1, 4, 5]，这不是我想要的。

如果我将a[0], a[a[0]] = a[a[0]], a[0] 简化为a[0], a[1] = a[1], a[0]，它可以工作。

如何使列表中的这种交换像a, b = b, a 一样工作？

Answer 1

这项任务做得很多。让我们分解一切……

a = [1, 2, 3, 4, 5]

好的，这很简单。下一个：

a[0], a[a[0]] = a[a[0]], a[0]

在任何赋值中发生的第一件事是评估右侧，所以：

a[a[0]], a[0] 减少为 a[1], a[0]，其计算结果为 (2, 1)。

然后，每个分配目标依次从分配给它的右侧获得这些项目之一：

a[0] = 2   # 2 == first item in the (already evaluated) right hand side

现在已经完成了，a 看起来像这样：

[2, 2, 3, 4, 5]

现在我们将做第二个作业：

a[a[0]] = 1   # 1 == second item in the (already evaluated) right hand side

但是等等！ a[0] 现在是 2，所以这减少到

a[2] = 1

而且，你瞧，如果我们再次查看a，它最终会变成：

[2, 2, 1, 4, 5]

您发现的是，尽管 Python 声称能够同时交换两个值，例如a, b = b, a，这不是真的。它在实践中几乎总是有效的，但如果其中一个值是另一个值描述的一部分——在这种情况下，a[0] 是a[a[0]] 描述的一部分——实现细节可能会让你大吃一惊。

解决此问题的方法是在开始重新分配之前存储 a[0] 的初始值：

a = [1, 2, 3, 4, 5]
tmp = a[0]
a[0], a[tmp] = a[tmp], a[0]

之后，a 看起来就像你所期望的那样：

[2, 1, 3, 4, 5]

Answer 2

python 系统库dis 模块可能会有所帮助。 dis 模块支持通过反汇编来分析 CPython 字节码。你可以拆解它，看看交换在内部是如何工作的。

In [1]: import dis
In [2]: def func():
    ...:     a = [1, 2, 3, 4, 5]
    ...:     a[0], a[a[0]] = a[a[0]], a[0]
    ...:     print a

In [3]: func()
[2, 2, 1, 4, 5]

In [4]: dis.dis(func)
  2           0 LOAD_CONST               1 (1)
              3 LOAD_CONST               2 (2)
              6 LOAD_CONST               3 (3)
              9 LOAD_CONST               4 (4)
             12 LOAD_CONST               5 (5)
             15 BUILD_LIST               5
             18 STORE_FAST               0 (a)   # make list: a = [1, 2, 3, 4, 5]

  3          21 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: a
             24 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: a|a
             27 LOAD_CONST               6 (0)   # stack: a|a|0
             30 BINARY_SUBSCR                    # stack: a|1
             31 BINARY_SUBSCR                    # stack: 2
             32 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: 2|a
             35 LOAD_CONST               6 (0)   # stack: 2|a|0
             38 BINARY_SUBSCR                    # stack: 2|1
             39 ROT_TWO                          # stack: 1|2
             40 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: 1|2|a
             43 LOAD_CONST               6 (0)   # stack: 1|2|a|0
             46 STORE_SUBSCR                     # stack: 1|          a: a[0] = 2
             47 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: 1|a
             50 LOAD_FAST                0 (a)   # stack: 1|a|a
             53 LOAD_CONST               6 (0)   # stack: 1|a|a|0
             56 BINARY_SUBSCR                    # stack: 1|a|2
             57 STORE_SUBSCR                     # stack:             a: a[2] = 1

  4          58 LOAD_FAST                0 (a)
             61 PRINT_ITEM
             62 PRINT_NEWLINE
             63 LOAD_CONST               0 (None)
             66 RETURN_VALUE

https://docs.python.org/3/library/dis.html