python - 列表更改意外地反映在子列表中

Question

我需要在 Python 中创建一个列表列表，所以我输入了以下内容：

my_list = [[1] * 4] * 3

该列表如下所示：

[[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：

my_list[0][0] = 5

现在我的列表如下所示：

[[5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1]]

这不是我想要或期望的。有人可以解释发生了什么，以及如何解决它吗？

score 718 · Accepted Answer

当你写的时候[x]*3，你基本上得到了 list [x, x, x]。也就是说，一个包含 3 个引用的列表x。然后，当您修改此单曲x时，可以通过对它的所有三个引用看到它：

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

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

要修复它，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)]

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

您可能想知道为什么*不能像列表推导式那样制作独立对象。那是因为乘法运算符*对对象进行操作，而没有看到表达式。当您使用*乘以[[1] * 4]3 时，*只会看到 1 元素列表的[[1] * 4]计算结果，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]，甚至不知道您甚至想要副本，而且通常甚至可能没有复制元素的方法。

唯一的选择*是对现有子列表进行新的引用，而不是尝试创建新的子列表。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。

相反，列表推导式在每次迭代时重新评估元素表达式。每次都[[1] * 4 for n in range(3)]重新评估，因为同样的原因每次都重新评估。的每次评估都会生成一个新列表，因此列表推导可以满足您的要求。[1] * 4[x**2 for x in range(3)]x**2[1] * 4

顺便说一句，[1] * 4也不会复制的元素[1]，但这没关系，因为整数是不可变的。你不能做类似1.value = 2把 1 变成 2 的事情。

score 162 · Accepted Answer

size = 3
matrix_surprise = [[0] * size] * size
matrix = [[0]*size for _ in range(size)]

使用 Python Tutor 进行实时可视化：

score 67 · Accepted Answer

实际上，这正是您所期望的。让我们分解这里发生的事情：

你写

lst = [[1] * 4] * 3

这相当于：

lst1 = [1]*4
lst = [lst1]*3

这意味着lst是一个包含 3 个元素的列表，所有元素都指向lst1. 这意味着以下两行是等效的：

lst[0][0] = 5
lst1[0] = 5

lst[0]什么都lst1没有。

要获得所需的行为，您可以使用列表推导：

lst = [ [1]*4 for n in range(3) ]

在这种情况下，每个都会重新评估表达式n，从而生成不同的列表。

score 44 · Accepted Answer

[[1] * 4] * 3

甚至：

[[1, 1, 1, 1]] * 3

创建一个引用内部[1,1,1,1]3 次的列表 - 而不是内部列表的三个副本，因此无论何时修改列表（在任何位置），您都会看到更改 3 次。

与此示例相同：

>>> inner = [1,1,1,1]
>>> outer = [inner]*3
>>> outer
[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]
>>> inner[0] = 5
>>> outer
[[5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1]]

这可能不那么令人惊讶。

score 11 · Accepted Answer

my_list = [[1]*4] * 3在内存中创建一个列表对象[1,1,1,1]并将其引用复制 3 次。这相当于obj = [1,1,1,1]; my_list = [obj]*3。任何修改obj都将反映在三个地方，无论obj是在列表中引用的任何地方。正确的说法是：

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

或者

my_list = [[1 for __ in range(4)] for _ in range(3)]

这里要注意的重要一点是，该*运算符主要用于创建文字列表。虽然1是不可变的，obj = [1]*4但仍然会创建一个1重复 4 次的列表来形成[1,1,1,1]。但是，如果对不可变对象进行了任何引用，则该对象将被新对象覆盖。

这意味着如果我们这样做obj[1] = 42，那么obj将变得[1,42,1,1] 不像 ~~[42,42,42,42]~~某些人想象的那样。这也可以验证：

>>> my_list = [1]*4
>>> my_list
[1, 1, 1, 1]

>>> id(my_list[0])
4522139440
>>> id(my_list[1])  # Same as my_list[0]
4522139440

>>> my_list[1] = 42  # Since my_list[1] is immutable, this operation overwrites my_list[1] with a new object changing its id.
>>> my_list
[1, 42, 1, 1]

>>> id(my_list[0])
4522139440
>>> id(my_list[1])  # id changed
4522140752
>>> id(my_list[2])  # id still same as my_list[0], still referring to value `1`.
4522139440

score 10 · Accepted Answer

除了正确解释问题的公认答案之外，而不是使用以下代码创建包含重复元素的列表：

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

此外，您可以使用itertools.repeat()创建重复元素的迭代器对象：

>>> a = list(repeat(1,4))
[1, 1, 1, 1]
>>> a[0] = 5
>>> a
[5, 1, 1, 1]

PS 如果您使用的是 NumPy，并且只想创建一个由 1 或 0 组成的数组，您可以使用np.ones和np.zeros/或其他数字使用np.repeat：

>>> import numpy as np
>>> np.ones(4)
array([1., 1., 1., 1.])
>>> np.ones((4, 2))
array([[1., 1.],
       [1., 1.],
       [1., 1.],
       [1., 1.]])
>>> np.zeros((4, 2))
array([[0., 0.],
       [0., 0.],
       [0., 0.],
       [0., 0.]])
>>> np.repeat([7], 10)
array([7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7, 7])

score 7 · Accepted Answer

Python 容器包含对其他对象的引用。看这个例子：

>>> a = []
>>> b = [a]
>>> b
[[]]
>>> a.append(1)
>>> b
[[1]]

这b是一个列表，其中包含一个对 list 的引用的项目a。该列表a是可变的。

列表与整数相乘相当于多次将列表添加到自身（请参阅常见的序列操作）。所以继续这个例子：

>>> c = b + b
>>> c
[[1], [1]]
>>>
>>> a[0] = 2
>>> c
[[2], [2]]

我们可以看到列表c现在包含两个对 list 的引用，a相当于c = b * 2.

Python FAQ 还包含对此行为的解释：如何创建多维列表？

score 5 · Accepted Answer

让我们用以下方式重写您的代码：

x = 1
y = [x]
z = y * 4

my_list = [z] * 3

然后有了这个，运行以下代码以使一切更清楚。代码所做的基本上是打印id获得的对象的s，即

返回[s]对象的“身份”

并将帮助我们识别它们并分析发生的情况：

print("my_list:")
for i, sub_list in enumerate(my_list):
    print("\t[{}]: {}".format(i, id(sub_list)))
    for j, elem in enumerate(sub_list):
        print("\t\t[{}]: {}".format(j, id(elem)))

您将获得以下输出：

x: 1
y: [1]
z: [1, 1, 1, 1]
my_list:
    [0]: 4300763792
        [0]: 4298171528
        [1]: 4298171528
        [2]: 4298171528
        [3]: 4298171528
    [1]: 4300763792
        [0]: 4298171528
        [1]: 4298171528
        [2]: 4298171528
        [3]: 4298171528
    [2]: 4300763792
        [0]: 4298171528
        [1]: 4298171528
        [2]: 4298171528
        [3]: 4298171528

所以现在让我们一步一步来。你有xwhich is1和一个y包含x. 您的第一步是为y * 4您提供一个新列表z，基本上是[x, x, x, x]，即它创建一个新列表，其中包含 4 个元素，这些元素是对初始x对象的引用。下一步非常相似。您基本上是这样做z * 3的，即是[[x, x, x, x]] * 3和返回[[x, x, x, x], [x, x, x, x], [x, x, x, x]]，原因与第一步相同。

score 4 · Accepted Answer

每个人都在解释正在发生的事情。我会建议一种方法来解决它：

my_list = [[1 for i in range(4)] for j in range(3)]

my_list[0][0] = 5
print(my_list)

然后你得到：

[[5, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]

score 4 · Accepted Answer

简而言之，这是因为在 python 中一切都是通过引用工作的，所以当你以这种方式创建列表时，你基本上会遇到这样的问题。

要解决您的问题，您可以执行以下任一操作： 1.对 numpy.empty 使用 numpy 数组文档 2. 将列表添加到列表中。3.如果你愿意，你也可以使用字典

score 4 · Accepted Answer

来自 Python 列表乘法的@spelchekr ：[[...]]*3 生成 3 个列表，这些列表在修改时相互镜像，我也有同样的问题：“为什么只有外部*3创建更多引用而内部没有创建更多引用？为什么不都是1s吗？”

li = [0] * 3
print([id(v) for v in li])  # [140724141863728, 140724141863728, 140724141863728]
li[0] = 1
print([id(v) for v in li])  # [140724141863760, 140724141863728, 140724141863728]
print(id(0))  # 140724141863728
print(id(1))  # 140724141863760
print(li)     # [1, 0, 0]

ma = [[0]*3] * 3  # mainly discuss inner & outer *3 here
print([id(li) for li in ma])  # [1987013355080, 1987013355080, 1987013355080]
ma[0][0] = 1
print([id(li) for li in ma])  # [1987013355080, 1987013355080, 1987013355080]
print(ma)  # [[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0]]

这是我在尝试上面的代码后的解释：

内部*3也会创建引用，但它的引用是不可变[&0, &0, &0]的，比如li[0]0&1
whilema = [&li, &li, &li]和li是可变的，所以当你调用时ma[0][0] = 1，ma[0][0]等于&li[0]，所以所有&li实例都会将它的第一个地址更改为&1。

score 4 · Accepted Answer

这些问题有很多答案，我将添加我的答案以图解方式解释相同的内容。

您创建 2D 的方式创建了一个浅列表

    arr = [[0]*cols]*row

相反，如果你想更新列表的元素，你应该使用

   rows, cols = (5, 5) 
   arr = [[0 for i in range(cols)] for j in range(rows)]

说明：

可以使用以下方法创建列表：

   arr = [0]*N

或者

   arr = [0 for i in range(N)]

在第一种情况下，数组的所有索引都指向同一个整数对象

并且当您为特定索引分配值时，会创建一个新的 int 对象，例如arr[4] = 5创建

现在让我们看看当我们创建一个列表列表时会发生什么，在这种情况下，我们顶部列表的所有元素都将指向同一个列表

如果您更新任何索引的值，则会创建一个新的 int 对象。但由于所有顶级列表索引都指向同一个列表，所有行看起来都一样。你会感觉到更新一个元素就是更新该列中的所有元素。

致谢：感谢Pranav Devarakonda在这里的简单解释

score 3 · Accepted Answer

试图更描述性地解释它，

操作一：

x = [[0, 0], [0, 0]]
print(type(x)) # <class 'list'>
print(x) # [[0, 0], [0, 0]]

x[0][0] = 1
print(x) # [[1, 0], [0, 0]]

操作2：

y = [[0] * 2] * 2
print(type(y)) # <class 'list'>
print(y) # [[0, 0], [0, 0]]

y[0][0] = 1
print(y) # [[1, 0], [1, 0]]

注意到为什么不修改第一个列表的第一个元素并没有修改每个列表的第二个元素？那是因为[0] * 2真的是两个数字的列表，不能修改对 0 的引用。

如果要创建克隆副本，请尝试操作 3：

import copy
y = [0] * 2   
print(y)   # [0, 0]

y = [y, copy.deepcopy(y)]  
print(y) # [[0, 0], [0, 0]]

y[0][0] = 1
print(y) # [[1, 0], [0, 0]]

另一种创建克隆副本的有趣方法，操作 4：

import copy
y = [0] * 2
print(y) # [0, 0]

y = [copy.deepcopy(y) for num in range(1,5)]
print(y) # [[0, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0]]

y[0][0] = 5
print(y) # [[5, 0], [0, 0], [0, 0], [0, 0]]

score 2 · Accepted Answer

通过使用内置列表功能，您可以这样做

a
out:[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]
#Displaying the list

a.remove(a[0])
out:[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]
# Removed the first element of the list in which you want altered number

a.append([5,1,1,1])
out:[[1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [5, 1, 1, 1]]
# append the element in the list but the appended element as you can see is appended in last but you want that in starting

a.reverse()
out:[[5, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1]]
#So at last reverse the whole list to get the desired list

score 0 · Accepted Answer

我来到这里是因为我想看看如何嵌套任意数量的列表。上面有很多解释和具体例子，但是你可以用下面的递归函数来泛化N维list of lists of ...

import copy

def list_ndim(dim, el=None, init=None):
    if init is None:
        init = el

    if len(dim)> 1:
        return list_ndim(dim[0:-1], None, [copy.copy(init) for x in range(dim[-1])])

    return [copy.deepcopy(init) for x in range(dim[0])]

你第一次调用这个函数是这样的：

dim = (3,5,2)
el = 1.0
l = list_ndim(dim, el)

其中(3,5,2)是结构维度的元组（类似于 numpyshape参数），并且1.0是您希望用于初始化结构的元素（也适用于 None ）。请注意，该init参数仅由递归调用提供以继承嵌套的子列表

上面的输出：

[[[1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0]],
 [[1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0]],
 [[1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0]]]

设置特定元素：

l[1][3][1] = 56
l[2][2][0] = 36.0+0.0j
l[0][1][0] = 'abc'

结果输出：

[[[1.0, 1.0], ['abc', 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0]],
 [[1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 56.0], [1.0, 1.0]],
 [[1.0, 1.0], [1.0, 1.0], [(36+0j), 1.0], [1.0, 1.0], [1.0, 1.0]]]

上面展示了列表的非类型化性质

score 0 · Accepted Answer

请注意，序列中的项目不会被复制；它们被多次引用。这常常困扰着新的 Python 程序员。考虑：

>>> lists = [[]] * 3
>>> lists
[[], [], []]
>>> lists[0].append(3)
>>> lists
[[3], [3], [3]]

发生的事情是[[]]一个包含一个空列表的单元素列表，所以的所有三个元素[[]] * 3都是对这个空列表的引用。修改列表的任何元素都会修改此单个列表。

另一个解释这一点的例子是使用多维数组。

您可能试图制作这样的多维数组：

>>> A = [[None] * 2] * 3

如果您打印它，这看起来是正确的：

>>> A
[[None, None], [None, None], [None, None]]

但是当你分配一个值时，它会出现在多个地方：

>>> A[0][0] = 5
>>> A
[[5, None], [5, None], [5, None]]

原因是复制列表 * 不会创建副本，它只会创建对现有对象的引用。3 创建一个列表，其中包含 3 个对长度为 2 的相同列表的引用。对一行的更改将显示在所有行中，这几乎肯定不是您想要的。

score 0 · Accepted Answer

虽然原始问题使用乘法运算符构造了子列表，但我将添加一个使用相同列表作为子列表的示例。添加此答案以确保完整性，因为此问题通常用作该问题的规范

node_count = 4
colors = [0,1,2,3]
sol_dict = {node:colors for node in range(0,node_count)}

列表中的每个字典值都是同一个对象，试图更改其中一个字典值会在所有中看到。

>>> sol_dict
{0: [0, 1, 2, 3], 1: [0, 1, 2, 3], 2: [0, 1, 2, 3], 3: [0, 1, 2, 3]}
>>> [v is colors for v in sol_dict.values()]
[True, True, True, True]
>>> sol_dict[0].remove(1)
>>> sol_dict
{0: [0, 2, 3], 1: [0, 2, 3], 2: [0, 2, 3], 3: [0, 2, 3]}

构建字典的正确方法是为每个值使用列表的副本。

>>> colors = [0,1,2,3]
>>> sol_dict = {node:colors[:] for node in range(0,node_count)}
>>> sol_dict
{0: [0, 1, 2, 3], 1: [0, 1, 2, 3], 2: [0, 1, 2, 3], 3: [0, 1, 2, 3]}
>>> sol_dict[0].remove(1)
>>> sol_dict
{0: [0, 2, 3], 1: [0, 1, 2, 3], 2: [0, 1, 2, 3], 3: [0, 1, 2, 3]}

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