检查容器中是否存在NaN

Question

当我检查列表或集合中的NaN时，NaN会得到完美处理。但我不知道如何。[更新：不，不是；如果找到相同的NaN实例，则报告为存在；如果仅找到不相同的NaN实例，则将其报告为不存在。]

1. 我认为列表中的存在是通过相等性测试的，所以我希望因为NaN！= NaN而找不到NaN。

2. hash（NaN）和hash（0）均为0。字典和集合如何区分NaN和0？

3. 使用in运算符检查任意容器中是否存在NaN是否安全？还是依赖于实现？

我的问题是关于Python 3.2.1；但是如果将来的版本中已有/计划进行任何更改，我也想知道。

NaN = float('nan')
print(NaN != NaN) # True
print(NaN == NaN) # False

list_ = (1, 2, NaN)
print(NaN in list_) # True; works fine but how?

set_ = {1, 2, NaN}
print(NaN in set_) # True; hash(NaN) is some fixed integer, so no surprise here
print(hash(0)) # 0
print(hash(NaN)) # 0
set_ = {1, 2, 0}
print(NaN in set_) # False; works fine, but how?

请注意，如果我将用户定义的类的实例添加到中list，然后检查是否包含，则__eq__至少在CPython中调用该实例的方法（如果已定义）。这就是为什么我假定list使用operator来测试遏制的原因==。

编辑：

每罗马的答案，这似乎是__contains__对list，tuple，set，dict在一个非常奇怪的方式行事：

def __contains__(self, x):
  for element in self:
    if x is element:
      return True
    if x == element:
      return True
  return False

我说“奇怪”是因为我没有在文档中看到它的解释（也许我错过了），而且我认为这不应该作为实现选择。

当然，一个NaN对象可能与id另一个NaN对象不同（在意义上）。（这并不令人感到意外；
Python不能保证这种身份。事实上，我从未见过CPython共享一个在不同地方创建的NaN实例，即使它共享一个少量或短字符串的实例。）这意味着未定义在内置容器中是否存在NaN的测试。

这是非常危险且非常微妙的。有人可能会运行我上面显示的代码，并错误地得出结论，使用可以安全地测试NaN成员身份in。

我认为没有解决此问题的完美方法。一种非常安全的方法是确保绝对不要将NaN添加到内置容器中。（检查整个代码是很痛苦的……）

另一种选择是in当心左侧可能存在NaN的情况，并在这种情况下使用单独测试NaN成员身份math.isnan()。另外，还需要避免或重写其他操作（例如，设置交集）。

Answer 1

问题＃1：为什么在同一对象中的容器中会发现NaN。

从文档中：

对于列表，元组，集合，frozenset，dict或collections.deque等容器类型，y中的表达式x等于any（x为e或y中的e为x ==
e）。

这正是我在NaN上观察到的，所以一切都很好。为什么要这个规则？我怀疑这是因为dict/set想要诚实地报告它包含某个对象（如果该对象确实存在于其中）（即使__eq__()出于某种原因选择报告该对象不等于自身）。

问题2：为什么NaN的哈希值与0相同？

从文档中：

由内置函数hash（）调用，用于对散列集合的成员（包括set，frozenset和dict）进行操作。 hash
（）应该返回一个整数。唯一需要的属性是比较相等的对象具有相同的哈希值；建议以某种方式将散列值混合在一起（例如，使用异或），以将对象的组成部分也用作对象比较的一部分。

请注意，此要求仅在一个方向上进行；具有相同散列的对象不必相等！起初我以为是错字，但后来我意识到不是。哈希冲突无论如何都会发生，即使默认情况下也是如此__hash__()（请参阅此处的出色说明）。容器可以毫无问题地处理碰撞。当然，它们确实最终会使用==运算符来比较元素，因此，只要它们不相同，它们很容易以多个NaN值结束！尝试这个：

>>> nan1 = float('nan')
>>> nan2 = float('nan')
>>> d = {}
>>> d[nan1] = 1
>>> d[nan2] = 2
>>> d[nan1]
1
>>> d[nan2]
2

因此，一切工作均按文档记录。但是…非常非常危险！有多少人知道NaN的多种价值可以在一个命令中彼此并存？有多少人会觉得这很容易调试？

我建议将NaN设为float不支持哈希的子类的实例，因此不能意外地将其添加到set/中dict。我将其提交给python-ideas。

最后，我在这里的文档中发现了一个错误：

对于不定义用户定义的类__contains__()，但不限定__iter__()，x in y如果一些值为truez与x == z同时迭代产生y。如果在迭代过程中in引发了异常，则好像引发了该异常。

最后，尝试使用旧式的迭代协议：如果一个类定义 __getitem__()，x in y则当且仅当存在一个非负整数索引（i例如）x == y[i]，并且所有较低的整数索引都不会引发IndexError异常时，该方法才为true
。（如果引发了其他任何异常，则好像in引发了该异常）。

您可能会注意到，is与内置容器不同，这里没有提及。我对此感到惊讶，因此我尝试：

>>> nan1 = float('nan')
>>> nan2 = float('nan')
>>> class Cont:
...   def __iter__(self):
...     yield nan1
...
>>> c = Cont()
>>> nan1 in c
True
>>> nan2 in c
False

如您所见，先检查身份，然后再检查==-与内置容器一致。我将提交报告以修复文档。