python - 为什么 a[1 :-1:-1] with a=[1, 2,3] 返回 []？

Question

我观察到如果 a 是一个包含元素 [1,2,3] 的列表(或 numpy 数组)，我要求 a[ 1:-1:-1]，然后我得到空列表。我希望得到 [2,1] 假设切片跨越可获得的索引，从 1 递减到 -1，不包括最后一个值(不包括 -1)，即索引 1 和 0。

实际行为可能有一些理由，但当需要从某个通用索引 i 开始获取数组 a 的子数组以进行索引时，事情会比预期的更复杂i+m(排除)倒序。人们倾向于编写 a[i+m-1:i-1:-1] 但如果 i 设置为 0，这会突然中断。它有效的事实对于所有 i 但零看起来像一个令人讨厌的不一致。显然，有解决方法:

1. 可以写 a[i+m-1-n:i-1-n:-1] 用 -n 偏移所有内容，其中 n 为数组长度；或
2. 可以写成a[i:i+m][::-1]。

但是，在情况 1 中，需要知道数组长度似乎很不自然，而在情况 2 中，如果切片是在一个紧密的循环中完成的，那么双重索引似乎是一种不太合理的开销。

• 是否有任何重要的原因让我遗漏了行为保持原样的重要性？

• NumPy 社区是否考虑过这个问题？

• 有没有比我想出的更好的解决方法？

Answer 1

Numpy 从 Python 的序列索引中采用了这种行为，其规则已被解释 here (一些历史见下文)。具体脚注(5)如下:

The slice of s from i to j with step k is defined as the sequence of items with index x = i + n*k such that 0 <= n < (j-i)/k. In other words, the indices are i, i+k, i+2*k, i+3*k and so on, stopping when j is reached (but never including j). When k is positive, i and j are reduced to len(s) if they are greater. When k is negative, i and j are reduced to len(s) - 1 if they are greater. If i or j are omitted or None, they become “end” values (which end depends on the sign of k). Note, k cannot be zero. If k is None, it is treated like 1.

因此索引是从乘数 n 生成的受制于 0 <= n < (j-i)/k .对于您的具体示例 (j-i)/k < 0因此没有计算索引。

对于 Numpy 数组 a[i:i+m][::-1]生成底​​层数组的 View ，即它的开销可以忽略不计，因此似乎是一个有效的解决方案。它清楚地传达了意图，即“取一个数组的子数组 a，从一些通用索引 i 到索引 i+m(排除)，以相反的顺序”。

或者，您可以使用 None作为停止参数 if i为零:

a[i+m-1:(None if i==0 else i-1):-1]

历史

最初，Python 通过 __getslice__ 实现切片语法(另请参阅 here )不允许使用步骤参数，即它仅使用 2 参数形式:a[i:j] .这是通过内置序列实现的，例如 list .当时，大约在 1995 年，Numpy 的前身 Numerical Python 在 MATRIX-SIG 中得到开发和讨论。 (特殊兴趣小组)。这个前身实现了一个特定的 Slice类型也可用于指定所谓的 stride (现在 step )的形式与今天的 slice 非常相似:例如a[Slice(None, None, 2)] .它被要求扩展 Python 的语法以允许今天已知的 3 形式切片:a[::2] (参见例如 this thread )。这以 slice 的形式实现类型并将传递给 __getitem__而不是 __getslice__ .所以那时，a[i:j]被解析为 a.__getslice__(i, j)同时 a[i:j:k]被解析为 a.__getitem__(slice(i, j, k)) .当时，Numerical Python 甚至允许使用 2 形式进行“反向”切片，将第二个参数解释为步幅(参见 the docs ；例如，对于数组对象 a[i:-1] ，a[i::-1] 等同于 a)。数组索引面向 Python 序列的索引工作方式:包括开始索引，不包括停止索引(参见 here )。这也适用于负步幅(步骤)，因此提供了今天可以观察到的行为。该决定可能是基于 principle of least surprise (对于 "standard" Python 用户)。 花了很长时间，直到 Python 2.3 为内置类型实现了包含步骤的扩展切片功能(参见 what's new 和 the docs ；请注意，2.3 版本的文档包含对使用步骤切片的错误描述对于 2.4 版本是 fixed。