为何Python的max()函数在字典含NaN时换位置输出不同？

假设有如下字典：

dictionary = {'a':3, 'b':4, 'c':float('NaN')}

用max()函数获取值最大的键：

key_maxvalue = max(dictionary, key=dictionary.get)
print(key_maxvalue)

Python输出结果为：

b

但交换键'a'和'c'的值后：

dictionary = {'a':float('NaN'), 'b':4, 'c':3}
key_maxvalue = max(dictionary, key=dictionary.get)
print(key_maxvalue)

得到意外结果：

a

明明键'b'的值仍是字典中的最大值，为何值的位置变化会改变max()的输出？如何避免这种意外情况？

原因分析 #

问题出在float('NaN')的比较特性上：在Python中，NaN（非数字）和任何值做比较（包括和自身）都会返回False。而max()函数的工作逻辑是逐个遍历元素，保留当前找到的“最大值”——当遇到无法确定谁更大的情况（比如当前最大值是NaN，和后面的4比较时，4 > NaN为False；或者当前最大值是4，和NaN比较时NaN > 4也为False），max()会保留先出现的那个元素。

另外，Python 3.7及以上版本的字典会保留键的插入顺序，所以两次遍历字典的顺序都是a→b→c：

• 第一个例子：初始最大值是a的3，遇到b的4时，4>3为True，更新最大值为b；再遇到c的NaN，NaN>4为False，不更新，最终返回b。
• 第二个例子：初始最大值是a的NaN，遇到b的4时，4>NaN为False，不更新最大值；再遇到c的3，3>NaN也为False，所以最终保留第一个出现的a。

避免方法 #

方法1：过滤掉字典中的NaN值 #

直接把值为NaN的键值对从字典中剔除后再求最大值：

import math

dictionary = {'a':float('NaN'), 'b':4, 'c':3}
# 过滤掉NaN对应的键值对
filtered_dict = {k: v for k, v in dictionary.items() if not (isinstance(v, float) and math.isnan(v))}
key_maxvalue = max(filtered_dict, key=filtered_dict.get)
print(key_maxvalue)  # 输出b

方法2：自定义key函数，将NaN视为极小值 #

把NaN转换成负无穷，这样它就会被当作最小的元素处理：

import math

dictionary = {'a':float('NaN'), 'b':4, 'c':3}
# 自定义key函数，把NaN替换成负无穷
key_maxvalue = max(dictionary, key=lambda k: dictionary[k] if not (isinstance(dictionary[k], float) and math.isnan(dictionary[k])) else -float('inf'))
print(key_maxvalue)  # 输出b

内容的提问来源于stack exchange，提问作者NigelBlainey