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6.7 列表的赋值和复制

将一个列表ls直接赋值给另一个变量lsnew时，并不会产生新的对象，只相当于给原列表存储的位置多加了一个标签lsnew，可以同时使用ls和lsnew两个标签访问原列表。当列表ls的值发生变化时，lsnew同时发生变化。

当使用copy()方法复制或用列表切片再赋值时，相当于创建一个新对象，再拷贝数据的一个副本，称为浅复制。新对象与原列表无直接关联，对其中一个操作也不会影响另一个对象。

In [1]:
# 只拷贝第一层的叫浅拷贝，如元素为可变数据类型，只拷贝其首地址，可变数据类型元素值发生变化，会影响用浅拷贝创建的对象。
# 递归拷贝到底的叫深拷贝，拷贝结果完全独立于原对象
import copy

ls = [2,5,['a',[22,33],'c'],9] # 创建一个对象ls
ls1 = ls                       # ls对象加一个新标签，值随ls变化而变化
ls2 = ls[1:3]                  # 切片，得到新对象
ls3 = ls.copy()                # 产生新对象
ls4 = [x for x in ls]          # 列表推导式

ls5 = copy.deepcopy(ls)        # 产生新对象，递归拷贝ls中所有元素，对象创建后完全独立于ls
ls.append(10)                  # ls 末尾增加一个元素
ls[2][1].append(44)            # ls 中序号为2的元素['a',[22,33],'c']中序号为1的元素[22,33]末尾增加一个元素
print(id(ls),id(ls1),id(ls2),id(ls3),id(ls4),id(ls5))

print("ls:",ls)
print("ls1:",ls1)
print("ls2:",ls2)
print("ls3:",ls3)
print("ls4：",ls4)
print("ls5：",ls5)

140053318249440 140053318249440 140053318249680 140053318248800 140053318250000 140053318250240
ls: [2, 5, ['a', [22, 33, 44], 'c'], 9, 10]
ls1: [2, 5, ['a', [22, 33, 44], 'c'], 9, 10]
ls2: [5, ['a', [22, 33, 44], 'c']]
ls3: [2, 5, ['a', [22, 33, 44], 'c'], 9]
ls4： [2, 5, ['a', [22, 33, 44], 'c'], 9]
ls5： [2, 5, ['a', [22, 33], 'c'], 9]

image.png

由上例可以看出，ls1和ls的id值相同，表示它们指向同一序列，而ls2、ls3、ls4和ls5的id值各不相同，表明它们指向不同对象。 不同的是，ls5在创建时，递归复制了ls里所有元素，称为深复制，这种方法创建的对象完全独立于原始对象，原始对象的任何变化都不会影响到深复制创建的对象。 ls2、ls3和ls4只复制一层元素，当其中某可变数据类型元素的值发生变化时，ls2、ls3和ls4中对应元素的值也会发生变化。 与字符串一样，当列表乘一个整数n时是一种重复操作，相当于一个id的对象被复制n次。

In [ ]:
ls = [[ ]] * 3   # ls[0]被复制3次
print(ls)        # [[], [], []]
print(id(ls[0]),id(ls[1]),id(ls[2])) 
# ls[0]，ls[1]，ls[2]id相同，是同一对象的不同标签
# 输出2438949169160 2438949169160 2438949169160
ls[0].append(3)   # 列表ls[0]新增一个元素
print(ls)     # [[3], [3], [3]]，对象值改变，通过不同标签访问的都是修改过的值
ls[0].append(5)   # 列表ls[0]新增一个元素
print(ls)
# [[3, 5], [3, 5], [3, 5]]，对象值改变，通过不同标签访问的都是修改过的值

严格来说，Python 中赋值语句并不是把对象的值赋给变量名，而是在变量名和对象之间创建绑定关系，或者说给存储在数据起一个名字或加一个标签以方便重复访问。 对于自身可变（如列表）或者包含可变项（如列表做为元素）的集合对象，在程序开发时有时会需要生成其副本用于改变操作，避免改变原对象。copy 模块提供了通用的浅层 (shallow) 复制和深层 (deep)复制操作，语法如下：

In [ ]:
copy.copy(x)             # 返回 x 的浅层复制。
copy.deepcopy(x[, memo]) # 返回 x 的深层复制。
exception copy.error     # 针对模块特定错误引发。

浅层复制和深层复制都会创新一个新的对象，他们之间的区别仅与复合对象 (即包含其他对象的对象，如列表或类的实例) 相关: ● 一个 浅层复制 会构造一个新的复合对象，然后（在可能的范围内）将原对象中找到的 引用 插入其中。 ● 一个 深层复制 会构造一个新的复合对象，然后递归地将原始对象中所找到的对象的 副本 插入。

In [ ]:
import copy
ls = [1,2,'123',[4,5,(7,8,[9,10])]]
ls2 = copy.copy(ls)  
ls3 = copy.deepcopy(ls)

深度复制操作通常存在两个问题, 而浅层复制操作并不存在这些问题： ● 递归对象 (直接或间接包含对自身引用的复合对象) 可能会导致递归循环。 ● 由于深层复制会复制所有内容，因此可能会过多复制（例如本应该在副本之间共享的数据）。 deepcopy() 函数通过以下操作避免这些问题： ● 保留在当前复制过程中已复制的对象的 "备忘录" （memo） 字典； ● 允许用户定义的类重载复制操作或复制的组件集合。 该模块不复制模块、方法、栈追踪（stack trace）、栈帧（stack frame）、文件、套接字、窗口、数组以及任何类似的类型。它通过不改变地返回原始对象来（浅层或深层地）“复制”函数和类；这与 pickle 模块处理这类问题的方式是相似的。 制作字典的浅层复制可以使用 dict.copy() 方法，而制作列表的浅层复制可以通过赋值整个列表的切片完成，例如：

In [ ]:
copied_list = original_list[:]

类可以使用与控制序列化（pickling）操作相同的接口来控制复制操作，关于这些方法的描述信息可参考 pickle模块。实际上，copy 模块使用的正是从 copyreg 模块中注册的 pickle 函数。 想要给一个类定义它自己的拷贝操作实现，可以通过定义特殊方法 copy() 和 deepcopy()。 调用前者以实现浅层拷贝操作，该方法不用传入额外参数。 调用后者以实现深层拷贝操作；它应传入一个参数即 memo字典。 如果 deepcopy() 实现需要创建一个组件的深层拷贝，它应当调用 deepcopy() 函数并以该组件作为第一个参数，而将 memo 字典作为第二个参数。

In [ ]:
# 以下两种方法都可以获得包含以3个空列表为元素的列表
lists = [[]] * 3
print(lists)  # [[], [], []]

ls = [[] for i in range(3)]
print(ls)    # [[], [], []]

从图中可以看到，lists的三个元素引用自同一个对象，是重复引用。而ls中的3个元素是分3次创建的3个空列表，是3个独立的对象。两个列表虽然看似相同，但包含的对象数量是不同的。

In [ ]:
# 以下两种方法都可以获得包含以3个空列表为元素的列表
lists = [[]] * 3
lists[0].append(3)
print(lists)  # [[3], [3], [3]]
# 上述代码中3个元素中由lists[0]重复得到，都引用自lists[0],是同一个对象。
# 当这个对象的改变时，引用这个对象的所有名字的值也会发生相应的变化

ls = [[] for i in range(3)]
ls[0].append(3)
ls[1].append(5)
ls[2].append(7)
print(ls)   # [[3], [5], [7]]

lists中的三个空列表是同一个对象的3次引用，所以改变其中一个值的时候，3个元素的值同时发生了变化。而ls中的三个空列表是3个独立的对象，改变列表的值的时候，相互之间无影响。

In [ ]:
# 以下两种方法都可以获得包含以3个空列表为元素的列表
lists = [[]] * 3
lists[0].append(3)
lists[1].append(6)
lists[2].append(9)
print(lists)  # [[3, 6, 9], [3, 6, 9], [3, 6, 9]]
# 上述代码中3个元素中由lists[0]重复得到，都引用自lists[0],是同一个对象。
# 当这个对象的改变时，引用这个对象的所有名字的值也会发生相应的变化

ls = [[] for i in range(3)]
ls[0].append(3)
ls[1].append(5)
ls[2].append(7)
print(ls)   # [[3], [5], [7]]

In [1]:
# 只拷贝第一层的叫浅拷贝，如元素为可变数据类型，只拷贝其首地址，可变数据类型元素值发生变化，会影响用浅拷贝创建的对象。
# 递归拷贝到底的叫深拷贝，拷贝结果完全独立于原对象
import copy

ls = [2,5,['a',[22,33],'c'],9] # 创建一个对象ls
ls1 = ls                       # ls对象加一个新标签，值随ls变化而变化

ls.append(10)                  # ls 末尾增加一个元素

print(id(ls),id(ls1))
print("ls:",ls)
print("ls1:",ls1)

140376180026256 140376180026256
ls: [2, 5, ['a', [22, 33], 'c'], 9, 10]
ls1: [2, 5, ['a', [22, 33], 'c'], 9, 10]
In [ ]: