Почему ключи словаря должны быть неизменяемыми?

на моем компьютере есть файл /etc/dictionaries-common/words содержащий большую коллекцию английских слов:

>>> with open("/etc/dictionaries-common/words") as f:
...     words = [line.strip() for line in f]
... 
>>> "python" in words
True
>>> "BDFL" in words
False

давайте создадим словарь, хранящий длины всех этих слов:

>>> word_lengths = {w: len(w) for w in words}
>>> word_lengths["parrot"]
6

и, просто для удовольствия, мы перетасуем наш оригинальный список слов:

>>> from random import shuffle
>>> shuffle(words)
>>> words[:5]
["Willie's", 'Araceli', 'accessed', 'engagingly', 'hobnobs']

МММ печенье. В любом случае... теперь, когда мы немного повозились с words, мы стали немного параноиком (возможно, по той же причине, что мы жаждем hobnobs), и мы хотим проверить, что все слова в нашем word_lengths словарь еще в words после того, как мы смешали все это:

>>> all(w in words for w in word_lengths)
True

>>> len(words)
99171

... почти сто тысяч слов для проверки, и для каждого из них в словарь, Python имеет для поиска в списке слов пока не найдет совпадение. Он не всегда будет проверять весь список, но в среднем это будет пятьдесят тысяч слов (или половина списка) каждый раз, в общей сложности 50,000 × 100,000 = 5,000,000,000 тестов. Пять миллиардов-это много, даже в наш чудесный век технологий.

чтобы быть абсолютно уверенным (обычно я не такой параноик, обычно я просто засыпаю), давайте проверим, наоборот, и убедиться, что все в words еще в word_lengths:

>>> all(w in word_lengths for w in words)
True

Эй, что? На этот раз это была десятая доля секунды! Что происходит? Ты меня пугаешь, чувак ... а где мои бисквиты? Они у меня только что были, я уверен.

в отличие от списка, который может быть в любом старом порядке (поэтому убедитесь, что какой-то элемент там означает проверку каждого элемента по очереди, пока мы его не найдем), словарь немного более эффективен. Наверное, меньше веселья на вечеринках, но эй, оставьте его за музыку, и все будет в порядке, знаешь?

секрет безжалостной эффективности словарей заключается в том, что для каждого элемента словарь вычисляет хэш (просто целое число, на самом деле) ключа на основе его содержимого и использует его для хранения элемента в определенном месте в памяти. Затем, когда вы идете искать элемент, он снова вычисляет хэш содержимого ключа, говорит себе: "хорошо,"python", что хэши в 7036520087640895475 ... да, я знаю, куда я должен был положить это, тогда", и идет прямо к правильной памяти место, чтобы найти его. Так что на этот раз ему нужно было сделать только сто тысяч чеков, а не пять миллиардов.

это похоже на то, что все ваши компакт-диски аккуратно расставлены по алфавиту на полках, а не сложены случайным образом из своих ящиков поверх ваших динамиков. Словари знают, где это, говорю тебе.

но есть цена, чтобы заплатить за способность словари, чтобы держать его вместе. Помните, когда я сказал, что словарь вычисляет хэш на основе содержимого элемента? А что будет, если содержание изменится? Для неизменяемых объектов это не проблема - их содержание не могу change - но изменяемые объекты, по определению,можете измените их содержимое, и когда они это сделают, их хэш (если он у них даже есть) тоже изменится. Это круто, очевидно, не все хотят, чтобы их положили в коробку, я понимаю, но если хэш изменился, словарь не сможет понять, куда он положил эту вещь.

это как будто Joy Division изменили свое название на New Order, и теперь вы понятия не имеете, где вы разместили этот 12-дюймовый ремикс Blue Monday. Это просто не сработает.

Итак, словари имеют правило: если вы хотите быть ключом, не меняй.