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初中生该给多少零花钱

发布时间:2018-10-24

原标题:Python核心编程--浅拷贝与深拷贝

Python核心编程--浅拷贝与深拷贝


一、问题引出浅拷贝

首先看下面代码的执行情况:

a = [1, 2, 3]

print("a = %s" % a)  # a = [1, 2, 3]

b = a

print("b = %s" % b) # b = [1, 2, 3]

a.append(4)  # 对a进行修改
print("a = %s" % a)  # a = [1, 2, 3, 4]
print("b = %s" % b)  # b = [1, 2, 3, 4]

b.append(5) # 对b进行修改
print("a = %s" % a)  # a = [1, 2, 3, 4, 5]
print("b = %s" % b)  # b = [1, 2, 3, 4, 5]

上面的代码比较简单,定义了一个变量a,它是一个数值[1, 2, 3]的列表,通过一个简单的赋值语句 b = a 定义变量b,它同样也是数值[1, 2, 3]的列表。

问题是:如果此时修改变量a,对b会有影响吗?同样如果修改变量b,对a又会有影响吗?

从代码运行结果可以看出,无论是修改b还是修改a(注意这种修改的方式,是用append,直接修改原列表,而不是重新赋值),都另一方都是有影响的。

当然这个原因其实很好理解,变量a指向的是列表[1, 2, 3]的地址值,当用 = 进行赋值运算时,b的值也相应的指向的列表[1, 2, 3]的地址值。在python中,可以通过id(变量)的方法来查看地址值,我们来查看下a,b变量的地址值,看是不是相等:

# 注意,不同机器上,这个值不同,但只要a,b两个变量的地址值是一样的就能说明问题了

print(id(a)) # 4439402312

print(id(b)) # 4439402312

所以原理如下图所示:

因此,只要是在地址值:4439402312上的列表进行修改的话,a,b都会发生变化。(注意我这里说的修改,是在地址值为:4439402312上的列表进行的修改,而不说对变量a进行修改,因为对变量a的修改方式有两种,本文结尾会解释为什么不说对变量a进行修改) 。所以我们便引出了以下概念:

对于这种是将引用进行拷贝赋值给另一个变量的方式(即拷贝的是地址值),我们称之为浅拷贝

 

二、如何进行深拷贝

python中实现深拷贝的方式很简单,只需要引入copy模块,调用里面的deepcopy()的方法即可,示例代码如下:

import copy
a = [1, 2, 3]
b = copy.deepcopy(a)

print("a = %s" % a) # a = [1, 2, 3]
print("b = %s" % b) # b = [1, 2, 3]

b.append(4)
print("a = %s" % a) # a = [1, 2, 3]
print("b = %s" % b) # b = [1, 2, 3, 4]

从代码执行情况来看,我们已经实现了深拷贝。这时我们再来看下两个变量的地址值:

print(id(a)) # 4321416008
print(id(b)) # 4321416200

果然就不一样了。我们再通过一个图来看下深拷贝的原理:

 

三、copy模块方法简介

从深拷贝的实现过程,我们知道copy模块,也使用了里面的deepcopy()方法。下面我们来介绍下copy模块中的copy()与deepcopy()方法。

首先介绍我们已经使用过的deepcopy()方法,官方文档介绍如下:

简单解释下文档中对这个方法的说明:

1. 返回值是对这个对象的深拷贝

2. 如果拷贝发生错误,会报copy.err异常

3. 存在两个问题,第一是如果出递归对象,会递归的进行拷贝,第二正因为会递归拷贝,会导致出现拷贝过多的情况

4. 关于两种拷贝方式的区别都是相对是引用对象

前两点很好理解,针对第三点,我们用代码进行解释:

import copy
a = [1, 2, 3]
b = [3, 4, 5]

c = [a, b] # 列表嵌套

d = copy.deepcopy(c)
print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]

c.append(4)
print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3], [3, 4, 5], 4]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]

c[0].append(4) # 相当于a.append(4)
print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3, 4], [3, 4, 5], 4]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]

# a.append(4)
# print("c = %s" % c) # a = [1, 2, 3]
# print("d = %s" % d) # b = [1, 2, 3]

print(id(c)) # 4314188040
print(id(d)) # 4314187976

print(id(c[0])) # 4314186568
print(id(d[0])) # 4314187912

print(id(a)) # 4314186568
print(id(b)) # 4314186760

根据代码,我们可以看到,当有嵌套对象,也就是文档中提到的递归对象,从结果我们可以看到,嵌套对象会进行递归的深拷贝。即如果c里有一个a,那么不仅c会深拷贝,a同样也会被深拷贝。原理如下图所求:

接下来我们再来看copy()方法:

官方文档解释的很简单,它返回的就是对象的浅拷贝。但其实它会对最外层进行深拷贝,而如果有多层,第二层以后进行的就是浅拷贝了。代码示例如下:

import copy
a = [1, 2, 3]
b = [3, 4, 5]

c = [a, b] # 列表嵌套

d = copy.copy(c)

print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]

c.append(4)
print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3], [3, 4, 5], 4]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3], [3, 4, 5]]  没有发生变化,说明外层是深拷贝

c[0].append(4) # 相当于a.append(4)
print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3, 4], [3, 4, 5], 4]
print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3, 4], [3, 4, 5]] 发生了变化,说明内层是浅拷贝

# a.append(4)
# print("c = %s" % c) # c = [[1, 2, 3, 4], [3, 4, 5], 4]
# print("d = %s" % d) # d = [[1, 2, 3, 4], [3, 4, 5]] 发生了变化,说明内层是浅拷贝

print(id(c)) # 4322576648
print(id(d)) # 4322576584 d和c地址不同,进一步说明外层是深拷贝

print(id(c[0])) # 4322575176
print(id(d[0])) # 4322575176 c[0]和d[0]地址相同,进一步说明内层是浅拷贝

print(id(a)) # 4322575176
print(id(b)) # 4322575368

 

【注意】对于copy()方法,有特殊情况,比如元组类型,代码示例如下:

import copy
a = [1, 2, 3]
b = [3, 4, 5]

c = (a, b) # 列表改成元组

d = copy.copy(c)


print(id(c)) # 4303015752
print(id(d)) # 4303015752 d和c地址相同

print(id(c[0])) # 4322575176
print(id(d[0])) # 4322575176 c[0]和d[0]地址相同,进一步说明内层是浅拷贝

可以看到,这里哪怕是最外层,也是浅拷贝。

这里因为copy方法内部有判断,如果最外层的拷贝类型是不可变类型,则进行浅拷贝,反之则进行深拷贝。

至此,我们应该对浅拷贝的概念进行进一步加深理解:

如果对象中的所有元素,有一个是引用拷贝,则定义为是浅拷贝。(该定义不是官方定义,只是个人理解)

 

四、关于“修改”的一点说明

前面提到了修改变量,我认为修改是有两种方式,第一种在原对象上进行修改,第二种就是重新赋值。看如下代码:

import copy
a = [1, 2, 3]
b = a
a = [3, 4, 5]
print(a) # [3, 4, 5]
print(b) # [1, 2, 3]

同样是浅拷贝,但是发现修改a之后,b没有发生变化。

在修改的时候,我们很容易想当然的通过重新赋值的方式来修改,但其实这种修改方式是有问题的。当给a再次赋值的时候,其实是将a重新指向了另外一块地址区域,而原来的[1, 2, 3]那块地址区域是没有发生任何变化的,所以对于b来说,它指向的东西并没有改变。

这也解释了之前文档中关于deepcopy方法的一个说明,为什么只对引用对象有用,因为简单类型修改的方式就是重新赋值。简单理解就是你没办法通过简单类型的变量直接通过.来调用自身的方法,都只能重新赋值来改变,那么都会指向新的地址。

 

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责任编辑:成成龙