在Python編程中，我們經(jīng)常會遇到數(shù)據(jù)復(fù)制的問題。有時候，我們只是需要復(fù)制一份數(shù)據(jù)的引用，有時候，我們則需要復(fù)制數(shù)據(jù)本身。這就涉及到了Python中的深淺拷貝問題。深淺拷貝是Python中的一個重要概念，理解它對于編寫高效的Python代碼至關(guān)重要。本文將深入探討Python的深淺拷貝，幫助你更好地理解和使用這一重要概念。

一、理解深淺拷貝

再了解深淺拷貝之前，我們手續(xù)愛你需要了解一下什么是賦值？

1. 賦值

所謂賦值，就是將對象與變量名字進行綁定，稱為名字綁定； 在 Python 中，變量只是一個與實際對象綁定起來的名字，變量定義本質(zhì)上就是建立名字與對象的約束關(guān)系。因此，賦值語句本質(zhì)上就是建立這樣的約束關(guān)系，將右邊的對象與左邊的名字綁定在一起：

a = 1

除了賦值語句，還有哪些語句可以完成名字綁定？

(1) 模塊導(dǎo)入

我們導(dǎo)入模塊時，也會在當(dāng)前上下文創(chuàng)建一個名字，并與被導(dǎo)入對象綁定：

import xxx
from xxx import yyy

(2) 函數(shù)類定義

我們定義函數(shù)/類時，本質(zhì)上是創(chuàng)建了一個函數(shù)/類對象，然后將其與函數(shù)/類名綁定：

def circle_area(r):
    return PI * r ** 2

class Dog(object):
    pass

(3) as 關(guān)鍵字

除此此外， as 關(guān)鍵字也可以在當(dāng)前上下文建立名字約束關(guān)系：

import xxx as yyy
from xxx import yyy as zzz

with open('/some/file') as f:
    pass

try:
    # do something
except SomeError as e:
    # handle error

2. 深淺拷貝

首先我們要知道什么是深拷貝？什么是淺拷貝？

• 深拷貝：創(chuàng)建一個新的對象，并將原對象的數(shù)據(jù)復(fù)制到新對象中。這意味著對新對象的修改不會影響原對象。
• 淺拷貝：創(chuàng)建一個新的對象，但只復(fù)制原對象的數(shù)據(jù)引用，而不是數(shù)據(jù)本身。這意味著對新對象的修改可能會影響原對象。

了解完基本概念之后，那么問題來了，如何判斷一個對象是深拷貝還是淺拷貝？

可以使用is運算符來判斷兩個對象是否相同。如果兩個對象是相同的，那么它們可能是淺拷貝；如果不同，那么它們可能是深拷貝。

淺拷貝就是拷貝對象的 引用指針，二者元素是相同的對象。如列表l1， 當(dāng)創(chuàng)建列表l2時，淺拷貝自l1，那么知識拷貝了其中元素的引用。 修改可變類型時，指針指向同一對象，都會發(fā)生改變。

二、Python中的copy模塊

1. copy模塊的作用和使用

• copy模塊提供了一些用于創(chuàng)建淺拷貝和深拷貝的函數(shù)。
• copy.copy()：創(chuàng)建一個新的對象，并將原對象的數(shù)據(jù)復(fù)制到新對象中。這是淺拷貝。
• copy.deepcopy()：創(chuàng)建一個新的對象，并將原對象的數(shù)據(jù)以及其包含的所有子對象的數(shù)據(jù)都復(fù)制到新對象中。這是深拷貝。

淺拷貝的簡單示例一：

l1 = [1,[2],'tree']
print(l1)

l2 = l1.copy()
print(l2)
print(id(l1),id(l2))

# [1, [2], 'tree']
# [1, [2], 'tree']
# 1248669925248 1248669924928

示例二：

l1 = [1,[2],'tree']
l2 = l1.copy()

l2[0] = 'one'
print(l2)
print(l1)
# ['one', [2], 'tree']
# [1, [2], 'tree']


l2[1][0] = 'two'
print(l2)
print(l1)

# ['one', ['two'], 'tree']
# [1, ['two'], 'tree']

深拷貝的示例：

# 就是不止拷貝指針，連對象也會拷貝，創(chuàng)建出來一份新的，完全獨立
l = [1, [2], 'three']
print(l)

from copy import deepcopy

l2 = deepcopy(l)
print(l2)

# 修改新列表不會影響舊列表
l2[1][0] = 'two'
print(l2)
print(l)

# [1, [2], 'three']
# [1, [2], 'three']

# [1, ['two'], 'three']
# [1, [2], 'three']

2. 深淺拷貝的區(qū)別和使用

• copy.copy()只復(fù)制原對象的數(shù)據(jù)引用，而copy.deepcopy()則復(fù)制數(shù)據(jù)本身。
• copy.copy()適用于只需要復(fù)制數(shù)據(jù)引用的情況，而copy.deepcopy()適用于需要復(fù)制數(shù)據(jù)本身的情況。

如下所示：

import copy

a = [1, 2, 3, [4, 5], 6]
b = a
c = copy.copy(a)
d = copy.deepcopy(a)
b.append(10)
c[3].append(11)
d[3].append(12)

print(a)
print(b)
print(c)
print(d)

# [1, 2, 3, [4, 5,11], 6,10]
# [1, 2, 3, [4, 5,11], 6,10]
# [1, 2, 3, [4, 5,11], 6]
# [1, 2, 3, [4, 5,12], 6]

注意：對于非容器類型，如數(shù)字、字符，以及其他的“原子”類型，沒有拷貝一說，產(chǎn)生的都是原對象的引用

三、深淺拷貝拓展

1. 深淺拷貝的應(yīng)用

何時應(yīng)該使用淺拷貝？何時應(yīng)該使用深拷貝？

• 當(dāng)只需要復(fù)制數(shù)據(jù)引用時，使用淺拷貝可以節(jié)省內(nèi)存和計算資源。
• 當(dāng)需要確保對新對象的修改不會影響原對象時，使用深拷貝。

深淺拷貝在實際編程中的應(yīng)用案例：：

• 淺拷貝：對嵌套列表進行修改時，原始嵌套列表也會被修改。
• 深拷貝：對嵌套列表進行修改時，原始嵌套列表不會被修改。
• 淺拷貝：對列表進行切片操作時，原始列表也會被修改。
• 深拷貝：對列表進行切片操作時，原始列表不會被修改。
• 示例1：列表的淺拷貝和深拷貝
• 示例2：嵌套列表的深淺拷貝

2. 避免深淺拷貝帶來的問題

深淺拷貝可能帶來的問題：

• 淺拷貝可能導(dǎo)致意外地修改原始對象。
• 深拷貝可能導(dǎo)致不必要的內(nèi)存消耗和計算資源浪費。

如何避免這些問題：

• 根據(jù)實際需求選擇合適的拷貝方式。
• 如果不確定是否需要深拷貝，可以先使用淺拷貝，并在必要時進行驗證。

總結(jié)

通過對Python深淺拷貝的深入學(xué)習(xí)和實踐，我們可以更好地理解Python的數(shù)據(jù)復(fù)制機制，提高我們的編程效率和代碼質(zhì)量。希望本文能幫助你掌握深淺拷貝的概念和應(yīng)用，使你在Python編程的道路上更進一步。