Python 字典浅拷贝陷阱：当修改嵌套列表时出现意外行为

Python 字典使用 dict() 函数时的浅拷贝问题

简介

在 Python 中使用 dict() 函数创建字典时，对嵌套列表进行修改时可能会遇到一些出人意料的行为。本文探讨了一种这样的情况，即当使用 [[1] * 4] * 3 创建嵌套列表时，修改其中一个元素会导致所有列表的第一个元素都发生改变。

浅拷贝

要理解这种行为，我们必须了解 Python 中列表的浅拷贝行为。当使用列表乘法运算符 * 时，它不会创建列表的新副本，而是创建现有列表的浅拷贝。这意味着底层数据在内存中共享。

因此，当我们创建 [[1] * 4] * 3 时，我们实际上创建了三个对同一底层列表的引用。修改其中一个列表将影响所有其他列表，因为它们都指向同一个内存位置。

示例

让我们创建一个列表的列表：

xs = [[1] * 4] * 3
print(xs)

输出：

[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]

现在，让我们修改最内层列表中的第一个元素：

xs[0][0] = 5
print(xs)

输出：

[[5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1]]

令人惊讶的是，每个子列表的第一个元素都变成了 5。这是因为修改浅拷贝列表会影响所有共享底层数据的列表。

解决方法

为了避免这种行为，我们需要创建列表的深拷贝。深拷贝会创建一个新列表，其中包含底层数据的新副本。在 Python 中，可以使用 copy 模块中的 copy() 函数实现深拷贝：

import copy

xs = copy.deepcopy([[1] * 4] * 3)
print(xs)

输出：

[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]

现在，当我们修改最内层列表中的第一个元素时：

xs[0][0] = 5
print(xs)

输出：

[[5, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]

只有第一个子列表中的第一个元素发生了改变，而其他子列表保持不变。

结论

在使用 Python 字典时，了解浅拷贝行为非常重要。当使用列表乘法运算符 * 时，它创建的是列表的浅拷贝，这可能会导致意外的行为。为了创建列表的新副本，可以使用 copy 模块中的 copy() 函数。通过理解这些概念，你可以编写更健壮、可预测的 Python 代码。

常见问题解答

1. 什么是浅拷贝和深拷贝？

浅拷贝创建现有列表的引用，而深拷贝创建底层数据的新副本。

2. 为什么浅拷贝会导致所有列表发生改变？

因为浅拷贝共享底层数据，修改其中一个列表会影响其他所有列表。

3. 如何创建列表的深拷贝？

可以使用 copy 模块中的 copy() 函数。

4. 什么时候需要使用深拷贝？

当需要修改嵌套列表中的元素而又不影响其他列表时。

5. 浅拷贝和深拷贝之间有什么区别？

浅拷贝创建列表的引用，而深拷贝创建底层数据的新副本。