Python序列复制陷阱：乘法运算符与浅拷贝详解

Python序列复制的基本用法

1 基本用法

将序列与整数相乘，即可生成一个新序列。该新序列由原始序列重复整数指定的次数，随后拼接而成。

l=[1,2,3]
l2=l * 3
logging.info('l2 -> %s',l2)
l3=5 * 'deniro'
logging.info('l3 -> %s',l3)

运行结果：

INFO - l2 -> [1, 2, 3, 1, 2, 3, 1, 2, 3] INFO - l3 -> denirodenirodenirodenirodeniro

* 复制语法不会修改原有的操作对象，而是构建出一个全新的序列。

列表乘法引发的浅拷贝陷阱

2 列表陷阱

在 a * n 语法中，a 为列表，n 为需要复制的列表数。如果 a 列表中的元素是基本类型的话，没什么问题。但如果 a 列表中的元素是对象的引用的话，那么这些复制出来的列表中的引用其实指向的是同一个引用。

Luciano Ramalho 举了一个井字棋示例。

井字棋，英文名叫Tic-Tac-Toe，是一种在3*3格子上进行的连珠游戏，和五子棋类似，由于棋盘一般不画边框，格线排成井字故得名。游戏需要的工具仅为纸和笔，然后由分别代表O和X的两个游戏者轮流在格子里留下标记（一般来说先手者为X），任意三个标记形成一条直线，则为获胜。

（1）错误示例 1

weird_board = [['_'] * 3] * 3
logging.info('weird_board -> %s', weird_board)
weird_board[1][2] = 'X'
logging.info('weird_board -> %s', weird_board)

运行结果： INFO - weird_board -> [['_', '_', '_'], ['_', '_', '_'], ['_', '_', '_']] INFO - weird_board -> [['_', '_', 'X'], ['_', '_', 'X'], ['_', '_', 'X']]

可以看到虽然代码中只修改了 [1][2] 位置的值，但却影响到了三处地方。这就说明这三处其实指向的是同一个引用。

（2）错误示例 2

这个示例犯的错与前一个示例相同，都是把同一个对象追加到同一块游戏板中（board）。

row = ['_'] * 3
board = []
for i in range(3):
  board.append(row)
logging.info('board -> %s', board)
board[1][2] = 'X'
logging.info('board -> %s', board)

运行结果：

INFO - board -> [['_', '_', '_'], ['_', '_', '_'], ['_', '_', '_']] INFO - board -> [['_', '_', 'X'], ['_', '_', 'X'], ['_', '_', 'X']]

（3）正确示例

对示例 2 进行改造，就可以避免上述问题。

board = []
for i in range(3):
  row = ['_'] * 3
  board.append(row)
logging.info('board -> %s', board)
board[1][2] = 'X'
logging.info('board -> %s', board)

运行结果：

INFO - board -> [['_', '_', '_'], ['_', '_', '_'], ['_', '_', '_']] INFO - board -> [['_', '_', '_'], ['_', '_', 'X'], ['_', '_', '_']]

这里把 row = ['_'] * 3 放入 for 循环中，这样每一次循环都会新建一个 row，然后再放入游戏板中。这样游戏板中的每一个单元格都是独立的，互不影响。

利用列表推导方法，还可以简化示例代码：

board = [['_'] * 3 for i in range(3)]
logging.info('board -> %s', board)

board[1][2] = 'X'
logging.info('board -> %s', board)

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