Python列表的複製

一、淺複製和深複製

在Python中，列表的複製可以使用切片語法或者copy()函數實現。但是需要注意到淺複製和深複製的區別。

淺複製，即複製列表的外層元素，但是內層元素使用的是同一個引用。例如：

a = [1,2,3]
b = a.copy()
a[0] = 0
print(a) #[0,2,3]
print(b) #[1,2,3]

可以看出，修改a列表的第一個元素不會對b列表造成影響。但是如果直接修改內層元素：

a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = a.copy()
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[0,2,3],[4,5,6]]

可以看到，修改a列表內部的元素同樣會影響到b列表，因為內部元素使用的是同一個引用。

深複製（copy.deepcopy）則是將內部元素以及其子元素全部複製一遍。例如：

import copy
a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = copy.deepcopy(a)
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[1,2,3],[4,5,6]]

可以看出，修改a列表內部元素不會對b列表造成影響。

二、列表複製的應用場景

列表複製在Python中應用廣泛，比如：

1.保留原始數據

在數據處理過程中，經常需要對數據進行統計和分析，為了避免對原始數據的修改，可以將原始數據進行複製。

a = [1,2,3,4,5]
original_data = a.copy()
# 對a進行修改
a[0] = 0
print(a) #[0,2,3,4,5]
print(original_data) #[1,2,3,4,5]

2.避免數據倒流

在多線程程序中，如果多個線程同時操作一個列表，可能會造成數據倒流的問題。這是因為多個線程之間共享全局變量，會對同一個內存地址進行操作。

import threading
a = [1,2,3,4,5]
def operate_list():
    # 取出第一個元素，並將其加一，然後放回列表第一個位置
    first = a.pop(0)
    first += 1
    a.insert(0, first)
for i in range(10):
    threading.Thread(target=operate_list).start()
print(a) #[6, 2, 3, 4, 5]

這種情況下，我們可以為每個線程都複製一遍列表。

3.複製嵌套列表

在處理嵌套列表的時候，如果不進行複製，可能會對原始數據產生影響。

a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = a
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[0,2,3],[4,5,6]]

可以看到，由於a和b使用同一個引用，因此修改a內部元素會同步修改b的元素。

完整代碼示例：

import copy

# 淺複製
a = [1,2,3]
b = a.copy()
a[0] = 0
print(a) #[0,2,3]
print(b) #[1,2,3]

#淺複製內部元素
a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = a.copy()
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[0,2,3],[4,5,6]]

# 深複製
a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = copy.deepcopy(a)
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[1,2,3],[4,5,6]]

# 保留原始數據
a = [1,2,3,4,5]
original_data = a.copy()
# 對a進行修改
a[0] = 0
print(a) #[0,2,3,4,5]
print(original_data) #[1,2,3,4,5]

# 避免數據倒流
import threading
a = [1,2,3,4,5]
def operate_list():
    # 取出第一個元素，並將其加一，然後放回列表第一個位置
    first = a.pop(0)
    first += 1
    a.insert(0, first)
for i in range(10):
    threading.Thread(target=operate_list).start()
print(a) #[6, 2, 3, 4, 5]

#複製嵌套列表
a = [[1,2,3],[4,5,6]]
b = copy.deepcopy(a)
a[0][0] = 0
print(a) #[[0,2,3],[4,5,6]]
print(b) #[[1,2,3],[4,5,6]]