Python - 拷贝 - 浅拷贝（Shallow Copy）和深拷贝（Deep Copy）

前言

假设我以这样的方式创建一个3 x 5的二维数组：

a = [[0] * 5] * 3

然后我修改 $a [2] [3]$ 的值为 $1$ ：

a[2][3] = 1

结果会发现数组 $a$ 中第二维坐标为 $3$ 的数全部被修改为了 $1$ ，而没有发生“第一维坐标为 $2$ 的数全部被改成了 $1$ ”

print(a)  # [[0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 1, 0], [0, 0, 0, 1, 0]]

原因

这就涉及到了Python中的拷贝机制。

Python中的数据按照其是否可以更改，可以分为两类：

可变类型包括列表（list）、字典（dict）和集合（set）
不可变类型包括整数（int）、浮点数（float）、布尔值（bool）、元组（tuple）和字符串（str）

深拷贝： 对于不可变类型（例如整数）进行复制操作时，会产生一个新的对象。对新对象的更改不会对旧对象造成影响：

a = 2
b = a
b = 1
print(a, b)  # 2 1
print(id(a), id(b))  # 2474931349840 2474931349808  # 不同

浅拷贝： 然而对于可变类型（例如列表）进行复制时，只会将对象的引用复制一份，它们实际指向同意对象。因此修改新的对象会对旧对象产生影响：

a = [1, 2, 3]
b = a
b[2] = 0
print(a, b)  # [1, 2, 0] [1, 2, 0]
print(id(a), id(b))  # 2537310019904 2537310019904  # 相同

注意对新对象的修改是指修改对象中的一部分，而不是让新对象指向另一个对象

a = [1, 2, 3]
b = a
b[0] = 0  # 修改对象中的一部分，这时a = [0, 2, 3]
b = [0]  # b指向了一个新的对象，原来的对象并没有被修改，这时a = [0, 2, 3]

这就解释了前言中的问题：

$[0] * 5$ 是将 $0$ 复制为5份， $0$ 是不可变的整数，因此新列表 $[0, 0, 0, 0, 0]$ 中的每个 $0$ 都是独立的，修改其中一个 $0$ 不会影响到其他 $0$ 的值

但是 $[[0, 0, 0, 0, 0] * 3]$ 是将 $[0, 0, 0, 0, 0]$ 复制为5份， $[0, 0, 0, 0, 0]$ 是可变的列表，因此实质上是创建了 $3$ 个指向 $[0, 0, 0, 0, 0]$ 的对象，因此修改其中一个，另外两个也会随之变化。

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但是：

a = [0] * 5
for i in range(5):
    print(id(a[i]), end=' ')
# 2977374300432 2977374300432 2977374300432 2977374300432 2977374300432  # 完全相同！！！
print(id(a[0] == id(a[1])))  # True
a[0] = 1
print(a)  # [1, 0, 0, 0, 0]
print(id(a[0]))  # 2977374300464
print(id(a[1]))  # 2977374300432
print(id(a[2]))  # 2977374300432
print(id(a[0]) == id(a[1]))  # False

也许是Py的优化？只有当修改不可变元素时才真的深拷贝？

TODO: import copy

可以研究一下 copy.copy()和copy.deepcopy()

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