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似乎仍然指向相同的列表，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？

您的示例无效的原因是您只创建了list_n的浅层副本。列表的浅表副本仅复制＆＃34;顶级＆＃34;名单。浅复制列表不会复制子列表。通过copy()（list）上的list.copy()或使用切片表示法（list[:]）调用列表的浅层副本。

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子列表的指针。

说实话，你从来没有在list_n中复制每个子列表，因此list_a和list_b都包含指向同一个的子列表子列表。这可以通过创建一个＆＃34; deepcopy＆＃34; of list_n - 原始列表中每个子列表的副本，无论嵌套级别如何 - 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]]
>>> 

我应该何时使用deepcopy()？

使用deepcopy()的一个最大缺点是需要花费大量时间才能进行深度检查＆＃34;浅层嵌套列表。

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解析而不是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模块观察到：

>>> 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()以上的效率开始变小。

为什么deepcopy()这么慢？

deepcopy()比大多数其他方法慢得多的原因（感谢@Felix提问），因为deepcopy()比简单的列表理解做了更多的工作。与列表推导不同，deecopy()必须在任意嵌套列表上工作，可能有多层嵌套。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。

为了更好地了解幕后deepcopy()的作用，您可以查看该函数的源代码，因为它是open source and available to the public for viewing。