使用new_list=my_list时,对new_list的任何修改都会每次更改my_list。为什么会出现这种情况,以及如何克隆或复制列表以防止出现这种情况?


当前回答

要使用的方法取决于要复制的列表的内容。如果列表中包含嵌套的dict,则deepcopy是唯一有效的方法,否则答案中列出的大多数方法(slice、loop[for]、copy、extend、combine或unpack)都将在类似的时间内工作和执行(loop和deepcopy除外,这两种方法执行得最差)。

剧本

from random import randint
from time import time
import copy

item_count = 100000

def copy_type(l1: list, l2: list):
  if l1 == l2:
    return 'shallow'
  return 'deep'

def run_time(start, end):
  run = end - start
  return int(run * 1000000)

def list_combine(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = [] + l1
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'combine', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_extend(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = []
  l2.extend(l1)
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'extend', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_unpack(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = [*l1]
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'unpack', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_deepcopy(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = copy.deepcopy(l1)
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'deepcopy', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_copy(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = list.copy(l1)
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'copy', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_slice(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = l1[:]
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'slice', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_loop(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = []
  for i in range(len(l1)):
    l2.append(l1[i])
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'loop', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

def list_list(data):
  l1 = [data for i in range(item_count)]
  start = time()
  l2 = list(l1)
  end = time()
  if type(data) == dict:
    l2[0]['test'].append(1)
  elif type(data) == list:
    l2.append(1)
  return {'method': 'list()', 'copy_type': copy_type(l1, l2), 
          'time_µs': run_time(start, end)}

if __name__ == '__main__':
  list_type = [{'list[dict]': {'test': [1, 1]}}, 
          {'list[list]': [1, 1]}]
  store = []
  for data in list_type:
    key = list(data.keys())[0]
    store.append({key: [list_unpack(data[key]), list_extend(data[key]), 
                list_combine(data[key]), list_deepcopy(data[key]), 
                list_copy(data[key]), list_slice(data[key]),           
                list_loop(data[key])]})
  print(store)

后果

[{"list[dict]": [
  {"method": "unpack", "copy_type": "shallow", "time_µs": 56149},
  {"method": "extend", "copy_type": "shallow", "time_µs": 52991},
  {"method": "combine", "copy_type": "shallow", "time_µs": 53726},
  {"method": "deepcopy", "copy_type": "deep", "time_µs": 2702616},
  {"method": "copy", "copy_type": "shallow", "time_µs": 52204},
  {"method": "slice", "copy_type": "shallow", "time_µs": 52223},
  {"method": "loop", "copy_type": "shallow", "time_µs": 836928}]},
{"list[list]": [
  {"method": "unpack", "copy_type": "deep", "time_µs": 52313},
  {"method": "extend", "copy_type": "deep", "time_µs": 52550},
  {"method": "combine", "copy_type": "deep", "time_µs": 53203},
  {"method": "deepcopy", "copy_type": "deep", "time_µs": 2608560},
  {"method": "copy", "copy_type": "deep", "time_µs": 53210},
  {"method": "slice", "copy_type": "deep", "time_µs": 52937},
  {"method": "loop", "copy_type": "deep", "time_µs": 834774}
]}]

其他回答

Python的习惯用法是newList=oldList[:]

菲利克斯已经给出了一个很好的答案,但我想我应该对各种方法进行速度比较:

10.59秒(105.9µs/itn)-copy.depcopy(旧列表)10.16秒(101.6µs/itn)-纯Python Copy()方法使用deepcopy复制类1.488秒(14.88µs/itn)-纯Python Copy()方法不复制类(仅dicts/lists/tuples)0.325秒(3.25µs/itn)-对于old_list:new_list.append(项目)中的项目0.217秒(2.17µs/itn)-[i代表old_list](列表理解)0.186秒(1.86µs/itn)-复制副本(old_list)0.075秒(0.75µs/itn)-列表(旧列表)0.053秒(0.53µs/itn)-新列表=[];新列表扩展(旧列表)0.039秒(0.39µs/itn)-old_list[:](列表切片)

所以最快的是列表切片。但请注意,与copy.deepcopy()和python版本不同,copy.copy()、list[:]和list(list)不会复制列表中的任何列表、字典和类实例,因此如果原始列表发生变化,它们也会在复制的列表中发生变化,反之亦然。

(如果有人感兴趣或想提出任何问题,以下是脚本:)

from copy import deepcopy

class old_class:
    def __init__(self):
        self.blah = 'blah'

class new_class(object):
    def __init__(self):
        self.blah = 'blah'

dignore = {str: None, unicode: None, int: None, type(None): None}

def Copy(obj, use_deepcopy=True):
    t = type(obj)

    if t in (list, tuple):
        if t == tuple:
            # Convert to a list if a tuple to
            # allow assigning to when copying
            is_tuple = True
            obj = list(obj)
        else:
            # Otherwise just do a quick slice copy
            obj = obj[:]
            is_tuple = False

        # Copy each item recursively
        for x in xrange(len(obj)):
            if type(obj[x]) in dignore:
                continue
            obj[x] = Copy(obj[x], use_deepcopy)

        if is_tuple:
            # Convert back into a tuple again
            obj = tuple(obj)

    elif t == dict:
        # Use the fast shallow dict copy() method and copy any
        # values which aren't immutable (like lists, dicts etc)
        obj = obj.copy()
        for k in obj:
            if type(obj[k]) in dignore:
                continue
            obj[k] = Copy(obj[k], use_deepcopy)

    elif t in dignore:
        # Numeric or string/unicode?
        # It's immutable, so ignore it!
        pass

    elif use_deepcopy:
        obj = deepcopy(obj)
    return obj

if __name__ == '__main__':
    import copy
    from time import time

    num_times = 100000
    L = [None, 'blah', 1, 543.4532,
         ['foo'], ('bar',), {'blah': 'blah'},
         old_class(), new_class()]

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        Copy(L)
    print 'Custom Copy:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        Copy(L, use_deepcopy=False)
    print 'Custom Copy Only Copying Lists/Tuples/Dicts (no classes):', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        copy.copy(L)
    print 'copy.copy:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        copy.deepcopy(L)
    print 'copy.deepcopy:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        L[:]
    print 'list slicing [:]:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        list(L)
    print 'list(L):', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        [i for i in L]
    print 'list expression(L):', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        a = []
        a.extend(L)
    print 'list extend:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        a = []
        for y in L:
            a.append(y)
    print 'list append:', time()-t

    t = time()
    for i in xrange(num_times):
        a = []
        a.extend(i for i in L)
    print 'generator expression extend:', time()-t

通过id和gc查看内存的一个稍微实用的视角。

>>> b = a = ['hell', 'word']
>>> c = ['hell', 'word']

>>> id(a), id(b), id(c)
(4424020872, 4424020872, 4423979272) 
     |           |
      -----------

>>> id(a[0]), id(b[0]), id(c[0])
(4424018328, 4424018328, 4424018328) # all referring to same 'hell'
     |           |           |
      -----------------------

>>> id(a[0][0]), id(b[0][0]), id(c[0][0])
(4422785208, 4422785208, 4422785208) # all referring to same 'h'
     |           |           |
      -----------------------

>>> a[0] += 'o'
>>> a,b,c
(['hello', 'word'], ['hello', 'word'], ['hell', 'word'])  # b changed too
>>> id(a[0]), id(b[0]), id(c[0])
(4424018384, 4424018384, 4424018328) # augmented assignment changed a[0],b[0]
     |           |
      -----------

>>> b = a = ['hell', 'word']
>>> id(a[0]), id(b[0]), id(c[0])
(4424018328, 4424018328, 4424018328) # the same hell
     |           |           |
      -----------------------

>>> import gc
>>> gc.get_referrers(a[0]) 
[['hell', 'word'], ['hell', 'word']]  # one copy belong to a,b, the another for c
>>> gc.get_referrers(('hell'))
[['hell', 'word'], ['hell', 'word'], ('hell', None)] # ('hello', None) 

所有其他贡献者都给出了很好的答案,当你有一个单一维度(水平化)列表时,这些方法是有效的,但是在目前提到的方法中,只有copy.deepcopy()可以克隆/复制列表,而当你使用多维嵌套列表(列表列表)时,它不会指向嵌套列表对象。虽然菲利克斯·克林在他的回答中提到了这一点,但这个问题还有一点问题,可能还有一个使用内置程序的解决方案,这可能会证明是深度复制的更快替代方案。

虽然new_list=old_list[:],copy.copy(old_list)'和Py3k old_list.copy()适用于单层列表,但它们恢复为指向嵌套在old_list和new_list中的列表对象,对其中一个列表对象的更改将在另一个列表中永久化。

编辑:新信息曝光

正如Aaron Hall和PM 2Ring所指出的那样,使用eval()不仅是一个坏主意,而且比copy.deepcopy()慢得多。这意味着,对于多维列表,唯一的选项是copy.deepcopy()。尽管如此,当您尝试在中等大小的多维数组上使用它时,它确实不是一个选项,因为性能会下降。我尝试使用42x42阵列来计时,这是前所未闻的,甚至对于生物信息学应用程序来说也是如此之大,我放弃了等待响应,只是开始在这篇文章中输入我的编辑。似乎唯一真正的选择就是初始化多个列表并独立处理它们。如果有人对如何处理多维列表复制有任何其他建议,将不胜感激。

正如其他人所说的那样,在多维列表中使用copy模块和copy.devcopy存在严重的性能问题。

在Python中克隆或复制列表有哪些选项?

在Python 3中,可以使用以下方法制作浅层副本:

a_copy = a_list.copy()

在Python 2和3中,您可以获得一个浅层副本,其中包含原始文件的完整切片:

a_copy = a_list[:]

解释

复制列表有两种语义方法。浅副本创建相同对象的新列表,深副本创建包含新等效对象的新的列表。

浅表副本

浅层副本仅复制列表本身,它是对列表中对象的引用的容器。如果包含的对象本身是可变的,并且其中一个对象发生了更改,则更改将反映在两个列表中。

在Python 2和3中有不同的方法来实现这一点。Python 2的方式也适用于Python 3。

Python 2

在Python 2中,制作列表的简单副本的惯用方法是使用原始列表的完整片段:

a_copy = a_list[:]

您也可以通过列表构造函数传递列表来完成相同的任务,

a_copy = list(a_list)

但是使用构造函数效率较低:

>>> timeit
>>> l = range(20)
>>> min(timeit.repeat(lambda: l[:]))
0.30504298210144043
>>> min(timeit.repeat(lambda: list(l)))
0.40698814392089844

Python 3

在Python 3中,列表获取list.copy方法:

a_copy = a_list.copy()

在Python 3.5中:

>>> import timeit
>>> l = list(range(20))
>>> min(timeit.repeat(lambda: l[:]))
0.38448613602668047
>>> min(timeit.repeat(lambda: list(l)))
0.6309100328944623
>>> min(timeit.repeat(lambda: l.copy()))
0.38122922903858125

生成另一个指针不会生成副本

使用new_list=my_list,然后在每次my_list更改时修改new_list。这是为什么?

mylist只是一个指向内存中实际列表的名称。当你说new_list=my_list时,你不是在复制,只是在添加另一个指向内存中原始列表的名称。当我们复制列表时,也会遇到类似的问题。

>>> l = [[], [], []]
>>> l_copy = l[:]
>>> l_copy
[[], [], []]
>>> l_copy[0].append('foo')
>>> l_copy
[['foo'], [], []]
>>> l
[['foo'], [], []]

列表只是指向内容的指针数组,因此浅层副本只是复制指针,因此您有两个不同的列表,但它们具有相同的内容。要复制内容,您需要一个深度副本。

深度副本

要制作列表的深度副本,在Python 2或3中,请在复制模块中使用deepcopy:

import copy
a_deep_copy = copy.deepcopy(a_list)

要演示这如何允许我们创建新的子列表:

>>> import copy
>>> l
[['foo'], [], []]
>>> l_deep_copy = copy.deepcopy(l)
>>> l_deep_copy[0].pop()
'foo'
>>> l_deep_copy
[[], [], []]
>>> l
[['foo'], [], []]

所以我们看到,深度复制的列表与原始列表完全不同。你可以滚动自己的函数,但不要。通过使用标准库的deepcopy功能,您很可能会创建一些错误。

不使用eval

你可能会看到这是一种深度复制的方式,但不要这样做:

problematic_deep_copy = eval(repr(a_list))

这是很危险的,特别是当你从一个你不信任的来源评估某件事情时。如果要复制的子元素没有一个可以求值以重现等效元素的表示,那么它就不可靠。它的性能也较差。

在64位Python 2.7中:

>>> import timeit
>>> import copy
>>> l = range(10)
>>> min(timeit.repeat(lambda: copy.deepcopy(l)))
27.55826997756958
>>> min(timeit.repeat(lambda: eval(repr(l))))
29.04534101486206

在64位Python 3.5上:

>>> import timeit
>>> import copy
>>> l = list(range(10))
>>> min(timeit.repeat(lambda: copy.deepcopy(l)))
16.84255409205798
>>> min(timeit.repeat(lambda: eval(repr(l))))
34.813894678023644