c++ set 遍历_47. Set 是如何工作的(3) 遍历顺序是如何确定的？

Set 是无序容器，它的插入顺序与迭代（或者 print）输出的顺序不保证与插入顺序一致，与 Dict 类似的问题，Set 的输出顺序是如何决定的呢？

首先我们从 Set 的输出开始寻找蛛丝马迹，在 Dict 的研究中，我们知道对象的输出由 *_repr 函数实现，对于 SetObject 这个函数是 set_repr:

// Objects/setobject.c:579set_repr(PySetObject *so)
{// ··· ···// Set 转换为 Listkeys = PySequence_List((PyObject *)so);// ··· ···// 获得 List 的字符串listrepr = PyObject_Repr(keys);// 截掉 List 输出左右两端的 "[" 和 "]"tmp = PyUnicode_Substring(listrepr, 1, PyUnicode_GET_LENGTH(listrepr)-1);// ··· ···// 拼接输出// ··· ···return result;
}

Set 的输出经历了以下步骤：

Set 转换为 List；
List 转换为 String；
舍弃 List 输出左右两端的方括号，替换为小括号 ();

我们又一次见到了熟悉的面孔 PySequence_List，该函数的作用是将可迭代对象转换为 List 对象。Set 也是可迭代对象，具体的迭代操作由:

// Objects/setobject.c:867static PyObject *setiter_iternext(setiterobject *si){// ··· ···
}

该函数的代码表明 Set 对象的遍历，实际上是对 Set->table 的遍历，但是会忽略 NULL 和 dummy 元素。Set 的遍历顺序由其 table 中 entry 的实际排布决定。Set 元素的插入方式，可以参看上一节的介绍，其中包含了 Set 的 lookup 逻辑。

验证

下面以一个简单的例子验证我们的理解。首先创建一个空的 Set，命名为 a。为了方便，依然使用整数作为 Key，原因是整数的 hash 就是它们自身。

a = set()

此时 a 的 table 长度为初始值 8。依次插入 1～4，会分别插入 table[1~4]。当插入 5 的时候，5/8 > 3/5，table 会伸缩到 4 倍有效元素数量 5 * 4 = 20，在实际分配的时候，内存尺寸会对 2^n 向上取整, 实际伸缩 table 长度到 32。

a.update([1,2,3,4])

此时 table 的样子：

下面插入 5:

# resize the table firstly, then insert.
a.add(5)

经过 resize 的 table 看起来如此：

如果将 a 打印出来，输出的顺序应该就是 1～5，#0 处的 NULL 会被忽略掉。

print(a)

输出：

{1, 2, 3, 4, 5}

注意，此时 table 的长度已经是 32 了，下面插入一个较大的 Key = 32，对 32 求模刚好为 0，那么它会被插入到 #0:

a.add(32)
print(a)

上面的输出也可以印证这一点，输出:

{32, 1, 2, 3, 4, 5}

新插入的 32 打破了插入顺序和 Key 的大小顺序。同理：

如果继续插入 Key = 39，它会出现在 #7 的位置；
再插入 Key = 70，则会出现在 #6 的位置；

我们通过代码来验证

a.add(39)
a.add(70)
print(a)

输出：

{32, 1, 2, 3, 4, 5, 70, 39}

哈！与预期完全一致！

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