为何交换and连接的两个条件顺序会引发列表索引越界错误？

问题描述 #

在实现missingNumber算法时遇到一个问题：当使用条件if nums[i] != nums[j] and nums[i] < len(nums):时，会触发列表索引越界错误；但将条件顺序调换为if nums[i] < len(nums) and nums[i] != nums[j]:时，代码可正常运行。原本以为这两行代码功能完全相同，尝试添加括号后仍报错。

完整代码 #

def missingNumber(self, nums: List[int]) -> int:
    i, n = 0, len(nums)
    while i < n:
        j = nums[i]
        if nums[i] != nums[j] and nums[i] < n:
            nums[i], nums[j] = nums[j], nums[i]
        else:
            i += 1
    
    for i in range(n):
        if i != nums[i]:
            return i

问题原因 #

这是Python中逻辑与（and）的短路求值特性导致的：

• 当条件顺序为nums[i] != nums[j] and nums[i] < n时，Python会优先判断nums[i] != nums[j]。而j = nums[i]，由于题目中数组元素是0到n中的n个数（缺失一个），必然存在元素等于n，此时j = n，但列表最大索引为n-1，访问nums[j]会直接触发索引越界。
• 调换顺序后，先判断nums[i] < n：若该条件不成立（即nums[i] >=n），Python会直接跳过后续的nums[i] != nums[j]判断，避免了访问越界索引，自然不会报错。

本质上是利用短路求值的特性，先排除会导致索引越界的情况，再执行需要访问数组元素的判断。

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