Python之旅——列表深浅拷贝

列表深浅拷贝

将列表中的值，拷贝到新的容器。

先思考一下，采用下列方式，是否能达到拷贝列表的目的？

nums = [1, 2, 3]
copied_nums = nums

print(f"nums={nums}")
print(f"copied_nums={copied_nums}")

代码输出：

nums=[1, 2, 3]
copied_nums=[1, 2, 3]

上述仅仅是，将copied_nums变量与nums变量都指向了相同的列表对象。如若不信，请查看下列代码：

nums = [1, 2, 3]
copied_nums = nums

copied_nums[2] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x27968a65208], val:[1, 2, 1010]
copied_nums addr[0x27968a65208], val:[1, 2, 1010]

普通列表拷贝

• list对象构造
• list生成表达式
• 使用copy库

list对象构造

nums = [1, 2, 3]
copied_nums = list(nums)    # list 对象构造方式

copied_nums[2] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x1d53e2f5208], val:[1, 2, 3]
copied_nums addr[0x1d540189a88], val:[1, 2, 1010]

list生成表达式

nums = [1, 2, 3]
copied_nums = [num for num in nums]     # list生成表达式

copied_nums[2] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x14dd8165208], val:[1, 2, 3]
copied_nums addr[0x14dd8165408], val:[1, 2, 1010]

copy库

import copy

nums = [1, 2, 3]
copied_nums = copy.copy(nums)     # copy库拷贝

copied_nums[2] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x2329f3143c8], val:[1, 2, 3]
copied_nums addr[0x2329f2f9ac8], val:[1, 2, 1010]

嵌套列表拷贝

若列表中嵌套列表，上述三种方式(浅拷贝)将不再可用。采用list对象构造方式，可自行尝试上述介绍的其他方式：

nums = [1, 2, 3, [4, 5, 6]]
copied_nums = list(nums)     # list 对象构造方式

copied_nums[3][1] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x29ec7dc5408], val:[1, 2, 3, [4, 1010, 6]]
copied_nums addr[0x29ec8149b48], val:[1, 2, 3, [4, 1010, 6]]

当然，可采用2层的for语句的方式，实现拷贝嵌套一层的列表。但是，如果是嵌套层级太深，那就需要太多的for语句，同时还依赖于每个列表成员的数据类型。

递归方式

def deep_copy_list(nums):
    '''
    仅支持int的列表成员和嵌套列表的拷贝
    '''
    items = []
    for num in nums:
        if isinstance(num, int):
            items.append(num)
        else:
            items.append(deep_copy_list(num))
    return items

nums = [1, 2, 3, [4, 5, 6]]
copied_nums = deep_copy_list(nums)     # 递归调用拷贝函数

copied_nums[3][1] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x22f87b753c8], val:[1, 2, 3, [4, 5, 6]]
copied_nums addr[0x22f87ef95c8], val:[1, 2, 3, [4, 1010, 6]]

使用库函数

使用自定义的拷贝函数，需要比较完善的考虑，支持各种数据类型和列表的嵌套。不过，python中有提供现成的深拷贝库函数：

import copy

nums = [1, 2, 3, [4, 5, 6]]
copied_nums = copy.deepcopy(nums) 

copied_nums[3][1] = 1010

print(f"nums addr[0x{id(nums):x}], val:{nums}")
print(f"copied_nums addr[0x{id(copied_nums):x}], val:{copied_nums}")

代码输出：

nums addr[0x15cad719c48], val:[1, 2, 3, [4, 5, 6]]
copied_nums addr[0x15cad719c88], val:[1, 2, 3, [4, 1010, 6]]

总结

• 浅拷贝：仅拷贝集合最外层的成员值，和嵌套的集合对象的引用，到新的集合对象。
• 深拷贝：嵌套集合中的所有对象都将被拷贝到新的集合对象。

注：
一般情况下，仅用到浅拷贝；若使用到深拷贝，那表明程序框架需要再考虑。