两个变量似乎指向同一个列表，即使它们应该是唯一的

Question

我在程序中使用列表，但我不理解以下行为。 我已经开始理解可变性以及它如何影响变量赋值，但我没有看到这里的问题：

class Test:
    def __init__(self, list_n):
        list_a = list_n[:]
        list_b = list_n[:]
        print(list_a is list_b) # Prints False
        print(list_a is list_n) # Prints False
        print(list_b is list_n) # Prints False

        list_a[0][0] = 1
        print(list_a) # Both of these print [[1,0,0][0,0,0][0,0,0]]
        print(list_b)

def main():
    list_n = [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]
    test = Test(list_n)      

if __name__ == '__main__': main()

list_a和list_b似乎仍然指向同一个列表，即使我认为我采取了必要的措施来防止这种情况发生。

Answer 1

为什么没有使用切片表示法来复制我的列表工作？

您的示例不起作用的原因是因为您只创建了list_n的浅表副本 。 列表的浅表副本仅复制“顶级”列表。 浅复制列表不会复制子列表 。 列表的浅副本是通过调用list上的copy() （ list.copy() ）或使用切片表示法（ list[:] ）来创建的。

在C级别，当对作为列表的元素进行浅拷贝时，指向列表的指针（称为PyObject s）正从一个列表复制到另一个列表。 但是，不会复制每个子列表的实际指针，因此list_a和list_b都包含指向完全相同的子列表的指针。

说白了，你从来没有在list_n中list_n每个子列表的list_n ，因此list_a和list_b仍然包含指向相同子列表的指针。 这可以通过创建list_n “ list_n复制”来list_n - 无论嵌套级别如何，原始列表中每个子列表的副本 - 使用copy.deepcopy() ：

>>> from copy import deepcopy
>>> 
>>> list_n = [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]
>>> list_a = deepcopy(list_n)
>>> list_b = deepcopy(list_n)
>>> 
>>> list_a[0][0] = 1
>>> list_a
[[1, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
>>> list_b
[[0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]
>>> 

我什么时候应该使用deepcopy() ？

使用deepcopy()的最大缺点之一是“深度复制”浅层嵌套列表需要花费大量时间。

如果您的列表只是浅层嵌套（深度为两到三层），则应该只使用嵌套列表 deepcopy()而不是deepcopy() 。 使用这种方法会更有效率（感谢@jonrsharpe指出这一点）：

>>> list_n = [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]
>>> list_a = [x[:] for x in list_n]
>>> list_b = [x[:] for x in list_n]

使用此方法获得的效率可以使用标准库中的timeit模块观察：

>>> import timeit
>>> 
>>> setup="from copy import deepcopy; list_n = [[0,0,0],[0,0,0],[0,0,0]]"
>>> timeit.timeit(setup=setup, stmt="deepcopy(list_n)")
24.223977088928223
>>> timeit.timeit(setup=setup, stmt="[x[:] for x in list_n]")
1.2281990051269531
>>>  

但是，如果您的列表更深，则应选择使用deepcopy() ，即使它看起来有些笨重。 通常永远不需要牺牲可读性而不是效率。 此外，随着列表理解变得越来越复杂， deepcopy()复制deepcopy()的效率开始变小。

为什么deepcopy()这么慢？

deepcopy()比大多数其他方法慢得多（感谢@Felix的问题），因为deepcopy()比简单的列表理解做了更多的工作。 与列表deecopy()不同， deecopy()必须在任意嵌套列表上工作，可能有deecopy()嵌套。 因此，在浅嵌套列表中使用它是极端的过度杀伤，并且会导致执行时间慢得多。

为了更好地了解deepcopy()在幕后的作用，您可以查看该函数的源代码，因为它是开源的，可供公众查看 。