python中的深拷贝和浅拷贝问题
python中的深拷贝和浅拷贝问题
平时写Python用惯了numpy的矩阵类型，只用python自带的list做有关矩阵的（二维数组的）处理的时候碰到各种bug。这里是今日份的bug和解决方案。
问题缘起
在一个程序中，我们希望用list实现一个二维数组，然后对其中的元素挨个根据下标的指引来进行赋值。我们对这个二维数组也就是矩阵的初始化是这样的：
m, n = 5, 3
matrix = [[1] * n] * m其中m，n分别是行数和列数。乍一看没有什么问题，但是在赋值的时候出现了这样的一幕：
matrix
Out[199]: [[1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1], [1, 1, 1]]
matrix[1][0] = 233
matrix
Out[201]: [[233, 1, 1], [233, 1, 1], [233, 1, 1], [233, 1, 1], [233, 1, 1]]？？？
我们发现，虽然用的是二维数组的下标，结果不仅仅我们的第1行第0列被赋值，而且所有其他行的第0列也跟着赋值了。这是什么原因呢？
问题就处在我们的初始化的方法上。
深拷贝和浅拷贝
在python 中，对一个list后面用 乘号 再加上 数字 的方法来初始化一个list，实际上是对这个list进行了浅拷贝（shallow copy），在python中，有深拷贝（deep copy） 和 浅拷贝 的区别。简单来讲就是：深拷贝就是把要拷贝的对象整体复制一份，存在新开辟的空间里；而浅拷贝指的是，对于要拷贝的对象要复制一份，但是对于其内部的子对象就不复制了，而是直接引用，也就是类似于添加了一个链接而已，如下：
import copy
a
Out[210]: [888, 2, 3, [4, 5]]
b = copy.copy(a)
b
Out[212]: [888, 2, 3, [4, 5]]
b[0] = 233
b
Out[214]: [233, 2, 3, [4, 5]]
a
Out[215]: [888, 2, 3, [4, 5]]
b[3][1] = 666
b
Out[217]: [233, 2, 3, [4, 666]]
a
Out[218]: [888, 2, 3, [4, 666]]这里就很明显了，我们对a做一个浅拷贝，目的是b，然后我们对b进行操作，如果对list中的整数赋值，也就是对象中的元素赋值，那么就只改变b中的这个位置的元素值，而a的不变；但是如果我们对list中的list，也就是子对象进行赋值，那么我们法线，这个操作同样也影响了a中的结果。
copy 这个模块里的copy()是浅拷贝的函数，我们在试一下深拷贝deepcopy()函数：
a
Out[219]: [888, 2, 3, [4, 666]]
b = copy.deepcopy(a)
b
Out[221]: [888, 2, 3, [4, 666]]
b[0] = 1
b
Out[223]: [1, 2, 3, [4, 666]]
a
Out[224]: [888, 2, 3, [4, 666]]
b[3][0] = 233
b
Out[226]: [1, 2, 3, [233, 666]]
a
Out[227]: [888, 2, 3, [4, 666]]这就很科学了！两个对象 a 和 b 互不打扰，很和谐。
另外，我们通常的赋值操作（list的直接赋值）又是怎样的结果呢？
a
Out[229]: [888, 2, 3, [4, 666]]
b = a
b
Out[231]: [888, 2, 3, [4, 666]]
b[0] = 1
b
Out[233]: [1, 2, 3, [4, 666]]
a
Out[234]: [1, 2, 3, [4, 666]]
b[3][0] = 1
b
Out[236]: [1, 2, 3, [1, 666]]
a
Out[237]: [1, 2, 3, [1, 666]]可以看出来，直接赋值的结果是比浅拷贝还浅拷贝的。。。因为a和b根本上就是指向的同一个对象！也就是说，a和b是这个对象的两个引用（reference），修改一个就会改变另一个。
对上文中问题的解释
了解了这两个概念的区别，就可以解释上述的问题。首先，我们对
[1] * 3 # 创建了 1 的三个浅拷贝，得到了[1,1,1],此时我们修改某个1，不会影响其他的，因为这是int的元素，不是子对象
[[1] * 3] * 4 创建了list列表[1,1,1]的四个浅拷贝，这里得到的list是以list为元素类型的，因此改变一个就会影响其他
# 这就是我们开始会得到所有行都改变的原因，因为他们实际上指向的是同一个东西！解决方法
改用如下方式初始化数组，就可以得到一个可以通过二维下标访问的矩阵了。
matrix = [[ 1 for i in range(n)] for i in range(m)]这就是之前整理过的list comprehension的方法生成list。
（貌似这篇文章里有好多感叹号。。。因为学艺不精。。。被这个bug折腾了半天才发现它。。。好气。。。）
2018年03月30日20:07:40
