Python中mutable与immutable和二维列表的初始化问题

偏执的太偏执、 2022-04-03 02:12 178阅读 0赞

考虑对二维列表进行初始化，这个问题在上一篇中已经讨论过了，例如，初始化一个shape为（3，3）的二维列表，正确的写法是这样的：

a = [[None] * 3 for i in range(3)]
    print(a)
    
    a[0][0] = 1
    print(a)
    
    #经过测试没有问题
    # 输出：
    #[[None, None, None], [None, None, None], [None, None, None]]
    #[[1, None, None], [None, None, None], [None, None, None]]

但是，如果写成这样：

a = [[None] * 3] * 3
    print(a)
    
    # 输出 ： [[None, None, None], [None, None, None], [None, None, None]]

看起来像是没有问题，实际上，如果进行赋值操作，就会发现问题：

a[0][0] = 1
    print(a)
    
    # 输出：[[1, None, None], [1, None, None], [1, None, None]]

结果三行的对应位置的元素全都改变了！（就因为这个问题找了好长时间的bug… =\_=|||）  
后来知道，这个问题与Python中数据类型的分类有关，所以在这里记录一下，存个档。

步入正题，在Python中有一句话：万物皆对象（好像OOP都是这么说。。），在Python中所写的一切都可以看作是一个对象，比如定义的整数、浮点数以及列表，元组等，但是这些对象也有区别，这些对象，有些属于mutable（可变），有些则是属于immutable（不可变），这是什么意思呢？先看一个例子：

# 这里定义一个整数  id（）函数可以查看对象的内存位置
    a = 3
    print(id(a))
    a += 1
    print(id(a))
    
    #输出：
    #  140730246819648
    #  140730246819680
    
    # 接下来定义一个列表：
    a = [1,2,3]
    print(id(a))
    a[0] = 100
    print(id(a))
    
    # 输出：
    #  2744865681864
    #  2744865681864

通过对比，不难发现，对数值，比如整数、浮点数进行改变，内存的位置会发生改变，但是对列表，字典之类的进行改变，则不会改变内存位置。  
实际上，对于整数、浮点数，改变值的时候，实际上是新开辟了一块内存，然后把加法的结果填充到这快内存中，然后再把a指向这块新的内存。关于这个，可以看一下廖雪峰老师的文档：[数据类型和变量][Link 1]  
这里提到了“指向”，如果学过C或者C++，可能会想到指针或者引用，再Python中也有说引用的，那么这里就可以看出两种语言的“引用”是不同的了，C++中，对引用的数据进行改变，这个位置应该是不变的，而再Python中，显然，就像上面，相当于改变了“引用”，而不是内存的数据。  
这里可能有点绕，不过这里也就是所说的mutable和immutable的问题了，在Python中，immutable的类型有整数、浮点数、字符串以及元组等等，而mutable的类型有list，dict以及自定义的类型。

那么回到上面一开始的问题中，知道了list是mutable的，所以在创建的时候，并不是赋值到了新的位置，只是创建了三个指针（a\[0\], a\[1\], a\[2\]）指向了同一块内存而已，所以，改变其中一个的某个元素，会对所有的元素产生影响，。

参考资料：

[关于python中immutable对象与mutable对象的问题][python_immutable_mutable]

[python mutable 和 immutable][python mutable _ immutable]

[python学习之—mutable and immutable][python_mutable and immutable]

[python变量赋值（可变与不可变）][python]

以上~

[Link 1]: https://www.liaoxuefeng.com/wiki/0014316089557264a6b348958f449949df42a6d3a2e542c000/001431658624177ea4f8fcb06bc4d0e8aab2fd7aa65dd95000
[python_immutable_mutable]: http://www.wutianqi.com/?p=3252
[python mutable _ immutable]: https://blog.csdn.net/hsuxu/article/details/7785835
[python_mutable and immutable]: https://blog.csdn.net/viease/article/details/44490471
[python]: http://www.cnblogs.com/evening/archive/2012/04/11/2442788.html