Python列表的深复制和浅复制示例详解

脚本专栏 2024/11/1 佚名

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一、深复制与浅复制

列表是Python中自带的一种数据结构，在使用列表时，拷贝操作不可避免，下面简单讨论一下列表的深复制（拷贝）与浅复制

首先看代码：

l1 = [5, 4, 3, 2, 1]
# 用两种方法实现对列表l1的拷贝
l2 = l1
l3 = l1[:]
print(l1) # [5, 4, 3, 2, 1]
print(l2) # [5, 4, 3, 2, 1]
print(l3) # [5, 4, 3, 2, 1]
 
#修改l1
l1[0] = 9
print(l1) # [9, 4, 3, 2, 1]
print(l2) # [9, 4, 3, 2, 1]
print(l3) # [5, 4, 3, 2, 1]

我们发现修改l1的第一个元素后，l2的第一个元素跟着改变，而l3并没有发生变化。Python内置函数id()可以返回元素的地址，那么我们使用这个函数来看一下三个列表的地址：

print(id(l1)) # 2927957162504
print(id(l2)) # 2927957162504
print(id(l3)) # 2927923243528

从结果来看，l1和l2地址是一样的，也就是说l1和l2指向的是同一块内存区域，显然，通过 l2 = l1 操作，l1和l2都成了指向同一块内存地址的“指针”，也就是说这个操作是为l1取了一个别名，也可以说l2是l1的一个引用。用一张图来解释：

那么修改l1也就是在修改l2：

接下来看一下创建l3的过程，l3 = l1[:] ，这是将l1进行切片，并将切片后的列表拷贝到l3所指向的内存区域，同样看图：

也就是说l1和l3指向不同的内存区域，那么修改l1并不会影响到l3：

通俗的来讲，像l2这种，拷贝出来的对象和原对象的地址相同，为浅复制，像l3这种，分配新的内存空间并拷贝原始内容的，拷贝出来的对象和原对象的地址不同，为深复制。

二、复制列表内元素的浅复制

在复制列表中的所有元素的时候，进行浅复制

看一个比较有意思的东西，看代码：

l1 = [1,2,3,[1,3]]
l2 = l1[:]
l1[3][1] = 9
print(l1) # [1, 2, 3, [1, 9]]
print(l2) # [1, 2, 3, [1, 9]]

按照前面的理解，修改l1某个元素后，l2应该不会发生改变，可结果却与我们预想的结果大相径庭，于是，我们不得不思考一下l2深复制到底复制了什么东西。实际上列表其实可以理解为一个“指针”，l1[3]是一个列表元素，l2[3]也是一个列表元素，执行以下代码：

print(id(l2[3])) # 2014816956232
print(id(l1[3])) # 2014816956232

我们发现l1[3]和l2[3]指向的地址是一样的，也就是说在执行 l2 = l1[:] 的时候，将一个地址拷贝了，所以修改l1[3]相当于修改l2[3]，所以才会出现上述结果，这更加说明了列表其实就是一个指向一片内存区域的“指针”。那么我们是不是可以说列表l2深复制l1，但是对列表中每个元素进行复制时进行的是浅复制呢？答案显而易见。

修改l1[3]中的元素：

三、copy()和deepcopy()

copy模块可以帮助我们实现对象的复制操作

列举一下其他的拷贝列表的方式：

l4 = l1 * 1
print(id(l4)) # 2927957916296
l5 = list(l1)
print(id(l5)) # 2927957767816
import copy
l6 = copy.copy(l1)
print(id(l6)) # 2927956854024
l7 = copy.deepcopy(l1)
print(id(l7)) # 2927958503368

我们可以看到，这几种拷贝方式所得到的的新对象与原对象的地址都不相同了，并没有按照字面意思（copy进行浅复制，deepcopy进行深复制），那么copy()和deepcopy()究竟有什么区别呢，继续看代码：

list1 = [1,2,3,[1,3]]
list2 = list1[:]
list3 = copy.copy(list1)
list4 = copy.deepcopy(list1)
list1[3][0] = 9
print(list1) # [1, 2, 3, [9, 3]]
print(list2) # [1, 2, 3, [9, 3]]
print(list3) # [1, 2, 3, [9, 3]]
print(list4) # [1, 2, 3, [1, 3]]
print(id(list1[3])) # 2927923172616
print(id(list2[3])) # 2927923172616
print(id(list3[3])) # 2927923172616
print(id(list4[3])) # 2927967190728

可以发现copy()和前面提到的用 [:] 进行拷贝没有本质上的区别，对列表中的每个元素进行复制时进行的是浅拷贝，而deepcopy()在复制列表中的每个元素的时候，进行的是深拷贝。