python - 列表列表更改意外地反射(reflect)在子列表中

Question

我创建了一个列表列表:

>>> xs = [[1] * 4] * 3
>>> print(xs)
[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]

然后，我更改了最里面的值之一:

>>> xs[0][0] = 5
>>> print(xs)
[[5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1]]

为什么每个子列表的每个第一个元素都更改为 5 ？

<小时/><子>

另请参阅:

• How do I clone a list so that it doesn't change unexpectedly after assignment?了解问题的解决方法

• List of dictionary stores only last appended value in every iteration对于字典列表的类似问题

• How do I initialize a dictionary of empty lists in Python?对于列表字典的类似问题

Answer 1

当您编写[x]*3时，您实质上会得到列表[x, x, x]。也就是说，一个列表包含 3 个对同一 x 的引用。然后，当您修改此单个 x 时，它可以通过对它的所有三个引用可见:

x = [1] * 4
xs = [x] * 3
print(f"id(x): {id(x)}")
# id(x): 140560897920048
print(
    f"id(xs[0]): {id(xs[0])}\n"
    f"id(xs[1]): {id(xs[1])}\n"
    f"id(xs[2]): {id(xs[2])}"
)
# id(xs[0]): 140560897920048
# id(xs[1]): 140560897920048
# id(xs[2]): 140560897920048

x[0] = 42
print(f"x: {x}")
# x: [42, 1, 1, 1]
print(f"xs: {xs}")
# xs: [[42, 1, 1, 1], [42, 1, 1, 1], [42, 1, 1, 1]]

要解决此问题，您需要确保在每个位置创建一个新列表。一种方法是

[[1]*4 for _ in range(3)]

每次都会重新评估[1]*4，而不是评估一次并对 1 个列表进行 3 次引用。

<小时/>

您可能想知道为什么 * 不能像列表理解那样创建独立的对象。这是因为乘法运算符 * 对对象进行运算，而看不到表达式。当您使用 * 将 [[1] * 4] 乘以 3 时，* 只能看到 1 元素列表 [[ 1] * 4] 计算结果为，而不是 [[1] * 4 表达式文本。 * 不知道如何复制该元素，不知道如何重新评估 [[1] * 4]，也不知道您是否想要副本，一般情况下，甚至可能没有办法复制该元素。

* 唯一的选择是对现有子列表进行新引用，而不是尝试创建新子列表。其他任何事情都会不一致或需要对基本语言设计决策进行重大重新设计。

相比之下，列表推导式在每次迭代时都会重新计算元素表达式。 [[1] * 4 for n in range(3)] 每次出于相同的原因重新计算 [1] * 4 [x**2 for x in range(3)] 每次都会重新计算 x**2。 [1] * 4 的每次评估都会生成一个新列表，因此列表理解会执行您想要的操作。

顺便说一句，[1] * 4 也不会复制 [1] 的元素，但这并不重要，因为整数是不可变的。您不能执行诸如 1.value = 2 之类的操作，将 1 转换为 2。