python 浅拷贝和深拷贝

• 浅拷贝：只复制外层容器，内层嵌套对象仍然是共享的，适用于只关心外层数据的场景。
• 深拷贝：递归地复制整个对象及其内部所有嵌套对象，适用于需要完全独立副本的情况。

浅拷贝（Shallow Copy）

浅拷贝是指创建一个新的对象，但对于对象内部的元素（如列表、字典中的项等），只是引用了原始对象中的元素，而不是创建新的元素。

因此，浅拷贝的对象与原始对象共享内部的可变元素。如果修改了内部元素的值，两个对象都会受到影响。

语法

浅拷贝常通过以下几种方式实现：

• copy.copy()：通过 copy 模块的 copy() 函数创建浅拷贝。
• list.copy()：对于列表，可以使用 list.copy() 方法。
• dict.copy()：对于字典，可以使用 dict.copy() 方法。
• 列表的切片 [:]：通过切片创建一个浅拷贝。

示例代码 1

import copy

# 使用 copy.copy()
original = [[1, 2], [3, 4]]  # 内部元素是列表，列表是可变元素
shallow_copy = copy.copy(original)

# 修改 shallow_copy 中的内部元素
shallow_copy[0][0] = 6

# 观察两个对象的变化
print("Original:", original)  # Original: [[6, 2], [3, 4]]
print("Shallow Copy:", shallow_copy)  # Shallow Copy: [[6, 2], [3, 4]]

• 这里，original 和 shallow_copy 是两个独立的对象，但它们的内部列表是共享的。
• 修改 shallow_copy 中的内部列表元素（shallow_copy[0][0] = 6）也会影响 original 中的相应元素，因为它们指向相同的内部列表。

注意，如果内部元素不是可变元素，那么不改变原来的常数值。

import copy
original = [1,2]
shallow_copy = copy.copy(original)

shallow_copy[0]= 6

print("Original:", original)  # Original: [1, 2]
print("Shallow Copy:", shallow_copy)  # Shallow Copy: [6, 2]

示例代码 2

列表切片：new_list = old_list[:] 创建一个新列表，但其中的元素依然是对原始元素的引用。

original = [1, [2, 3]]
shallow_copy = original[:]
shallow_copy[1][0] = 999
print("Original:", original)  # Original: [1, [999, 3]]

深拷贝（Deep Copy）

深拷贝是指创建一个新的对象，同时递归地创建对象中所有嵌套对象的副本。

深拷贝的对象与原始对象完全独立，不共享任何子对象。修改深拷贝中的元素不影响原始对象，反之亦然。

语法

深拷贝通过 copy.deepcopy() 函数实现。该函数会递归地创建一个新对象，并复制所有的嵌套对象，确保每一层都是新的对象。

示例代码

import copy

# 使用 copy.deepcopy()
original = [[1, 2], [3, 4]]
deep_copy = copy.deepcopy(original)

# 修改 deep_copy 中的内部元素
deep_copy[0][0] = 999

# 观察两个对象的变化
print("Original:", original)  # Original: [[1, 2], [3, 4]]
print("Deep Copy:", deep_copy)  # Deep Copy: [[999, 2], [3, 4]]

在这个例子中，original 和 deep_copy 完全独立。修改 deep_copy 中的元素不会影响到 original，因为它们是完全独立的对象。

浅拷贝与深拷贝的区别

特性	浅拷贝 (Shallow Copy)	深拷贝 (Deep Copy)
拷贝方式	创建新的对象，但对象内部的元素还是原对象的引用	创建一个新的对象及其所有嵌套对象的副本
内部对象共享	内部对象是共享的，即它们指向相同的内存位置	内部对象完全独立，不共享任何内存
修改内部对象的影响	修改拷贝中的内部对象会影响原对象	修改拷贝中的内部对象不会影响原对象
速度	通常比深拷贝快，因为不递归拷贝所有嵌套对象	比浅拷贝慢，因为需要递归地拷贝所有对象

示例：浅拷贝与深拷贝的对比

import copy

# 创建原始对象
original = {
    'a': 1,
    'b': [2, 3],
    'c': {'nested': 4}
}

# 浅拷贝
shallow_copy = copy.copy(original)
shallow_copy['b'][0] = 999  # 修改列表中的元素

# 深拷贝
deep_copy = copy.deepcopy(original)
deep_copy['c']['nested'] = 999  # 修改嵌套字典中的元素

print("Original:", original)
print("Shallow Copy:", shallow_copy)
print("Deep Copy:", deep_copy)

输出：

Original: {'a': 1, 'b': [999, 3], 'c': {'nested': 4}}
Shallow Copy: {'a': 1, 'b': [999, 3], 'c': {'nested': 4}}
Deep Copy: {'a': 1, 'b': [999, 3], 'c': {'nested': 999}}

• 在浅拷贝中，修改 b 列表中的元素会影响原始对象，因为它们共享相同的列表。
• 在深拷贝中，修改 c 字典中的嵌套对象（nested）不会影响原始对象，因为 deepcopy 创建了完全独立的副本。