python 可哈希不可哈希

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mob64ca12ed7b35 2024-12-23 05:10:07 ©著作权

文章标签 Python 数据结构自定义对象 文章分类 Python 后端开发

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Python中的可哈希与不可哈希对象

在Python中，哈希是一个非常重要的概念，特别是在使用诸如集合（set）和字典（dict）这样的数据结构时。理解什么是可哈希对象和不可哈希对象，对于有效地使用Python的特性至关重要。本文将对可哈希和不可哈希对象进行解释，并通过示例和关系图来帮助大家更好地理解这一概念。

一、可哈希与不可哈希的定义

在Python中，可哈希对象是指那些可以用作字典的键或集合的元素的对象。这些对象的哈希值在其生命周期内是不可变的，也就是说，哈希值不随对象的内容改变而改变。常见的可哈希对象包括：

int
float
str
tuple（注意其中的元素必须也是可哈希的）

相对而言，不可哈希对象则是那些其哈希值在生命周期内是可变的对象。这些对象不能用作字典的键或集合的元素。最常见的不可哈希对象包括：

list
dict
set
bytearray

二、哈希的工作原理

在Python中，每个可哈希对象都有一个方法 __hash__()，返回一个整数值作为对象的哈希值。这一哈希值用于确定对象在集合中的位置。相同的对象总是返回相同的哈希值，从而使得查找操作变得高效。

不可哈希对象则不具有此特性。它们的内容可以被修改，因此其哈希值也会改变，从而不适合用作集合的元素。

示例代码

下面是一个简单的示例，分别演示可哈希和不可哈希对象的行为。

# 可哈希对象示例
my_tuple = (1, 2, 3)
print(f"可哈希对象：哈希值 = {hash(my_tuple)}")  # 计算哈希值

# 不可哈希对象示例
my_list = [1, 2, 3]
try:
    my_set = {my_list}  # 尝试将不可哈希对象添加到集合中
except TypeError as e:
    print(f"不可哈希对象错误：{e}")

运行结果

可哈希对象：哈希值 = 529344067295497451
不可哈希对象错误：unhashable type: 'list'

三、哈希值的实现

在Python中，哈希值是通过内建函数 hash() 来计算的。hash() 函数会根据对象的内容计算一个唯一的整数。对于自定义对象，我们可以重载 __hash__() 方法来定制其哈希行为。

自定义对象示例

以下是一个自定义对象的示例，展示如何实现可哈希对象。

class Point:
    def __init__(self, x, y):
        self.x = x
        self.y = y
    
    def __hash__(self):
        return hash((self.x, self.y))
    
    def __eq__(self, other):
        return isinstance(other, Point) and self.x == other.x and self.y == other.y

# 创建一个可哈希对象
p1 = Point(1, 2)
p2 = Point(1, 2)

my_set = {p1, p2}  # 添加到集合中
print(f"集合中的元素数量：{len(my_set)}")  # 输出数量

运行结果

集合中的元素数量：1

因为 p1 和 p2 的值相同，所以它们在集合中是相等的，集合只保留一个实例。

四、可哈希对象与不可哈希对象的比较

为了更好地理解可哈希对象和不可哈希对象之间的关系，我们可以用一个 ER 图来展示它们的关系。

erDiagram
    可哈希对象 {
        string name
    }
    不可哈希对象 {
        string name
    }
    可哈希对象 ||--o{ 不可哈希对象 : "包含"
    可哈希对象 ||--o{ 可哈希对象 : "相等（哈希相同）"