Глубокое и поверхностное копирование в Python
Автор В этом руководстве мы собираемся обсудить поверхностные копии и глубокие с помощью примеров. Мы рассмотрим реализацию на языке Python, чтобы оценить основные различия между двумя типами копий.
Во многих программах, которые мы пишем, какими бы простыми они ни были, нам приходится копировать список или объект по одной из многих причин, например, для вычислительной эффективности. Это можно сделать двумя способами: сделать глубокую или поверхностную копию.
Глубокие копии
Глубокая копия создает новую и отдельную копию всего объекта или списка со своим собственным уникальным адресом в памяти. Это означает, что любые изменения, внесенные вами в новую копию объекта или списка, не будут отражены в исходной копии. Этот процесс происходит путем создания нового списка или объекта с последующим рекурсивным копированием элементов из исходного в новый.
Короче говоря, оба объекта полностью независимы друг от друга. Это похоже на концепцию передачи по значению в таких языках, как C ++, Java и C#.
Пример
Чтобы реализовать концепцию глубоких копий в Python, мы будем использовать модуль копирования.
Допустим, у нас есть список списков под названием result_A, который содержит оценки ученика A по 3 предметам за первые два года обучения, и мы хотим создать точно такой же список результатов для ученика B. Мы попробуем сделать полную копию списка result_A и внесем в нее несколько изменений позже, чтобы показать оценки ученика B.
Пример 1:
# Program 1 - Deep Copy import copy result_A = [[90, 85, 82], [72, 88, 90]] # Student A grades result_B = copy.deepcopy(result_A) # Student B grades (copied from A) print(result_A) print(result_B)
В приведенном выше скрипте мы используем метод deepcopy из модуля Copy для копирования списка result_A в result_B. Далее печатаем содержимое обоих списков на экране.
Вывод:
[[90, 85, 82], [72, 88, 90]] [[90, 85, 82], [72, 88, 90]]
Как видите, списки идентичны. Позже в этой статье мы увидим, чем это отличается от мелких копий.
Поверхностные копии
Неглубокая копия также создает отдельный новый объектный объект или список, но вместо того, чтобы копировать дочерние элементы в новый объект, она просто копирует ссылки на их адреса в памяти.
Следовательно, если вы внесете изменение в исходный объект, это отразится на скопированном объекте, и наоборот. Короче говоря, обе копии зависят друг от друга. Это похоже на концепцию передачи по ссылке в таких языках программирования, как C ++, C # и Java.
Пример поверхностной копии
Чтобы реализовать это в Python, мы снова будем использовать модуль копирования, но на этот раз мы будем вызывать его функцию копирования.
Давайте использовать тот же список примеров для примера неглубокой копии.
Пример 2:
# Program 2 - Shallow Copy import copy result_A = [[90, 85, 82], [72, 88, 90]] result_B = copy.copy(result_A) print(result_A) print(result_B)
В приведенном выше скрипте мы используем метод копирования из модуля Copy, чтобы сделать поверхностную копию списка result_A, который мы назвали result_B. Затем содержимое обоих списков было напечатано на консоли.
Вывод:
[[90, 85, 82], [72, 88, 90]] [[90, 85, 82], [72, 88, 90]]
Опять же, списки такие же, как и ожидалось. Далее мы объясним разницу между результатами, которые мы получаем от функций Copy и глубокого копирования.
Разница между копиями
Теперь, когда мы обсудили, что такое поверхностные и глубокие копии и почему мы создаем копии, пришло время поговорить о разнице между ними. По сути, есть всего два основных различия, и они связаны друг с другом:
- Глубокая копия хранит копии значений объекта, тогда как неглубокие копии ссылаются на исходный адрес памяти.
- Глубокая копия не отражает изменений, внесенных в новый или скопированный объект в исходном объекте, тогда как неглубокая наоборот.
Прежде чем мы перейдем к реализации, я хотел бы, чтобы вы представили себе этот скрипт. Допустим, два человека хотят выпить вместе. У них есть два пустых стакана и две соломинки. Они могут разделить этот напиток двумя способами:
- Налейте напиток в один стакан и положите в него обе соломинки для совместного использования.
- Налейте напиток в оба стакана и положите по одной трубочке в каждый стакан.
Первый скрипт – это неглубокая копия. Обе переменные или экземпляры указывают одну и ту же ячейку памяти для своих операций. Второй сценарий – это глубокая копия. Обе переменные или экземпляры используют два разных места в памяти для своих операций.
Примеры
Чтобы прояснить разницу, давайте воспользуемся этой информацией в двух приведенных выше примерах, начиная с Примера 1.
Выше мы создали список result_A и сделали его глубокую копию с именем result_B. Давайте попробуем изменить содержимое в result_B и посмотрим, повлияет ли это на содержимое result_A.
import copy
result_A = [[90, 85, 82], [72, 88, 90]] # Student A grades
result_B = copy.deepcopy(result_A) # Student B grades (copied from A)
# Change first year and first subject's marks to 30
result_B[0][0] = 30
print("Original List: ")
print(result_A)
print("Deep Copy:")
print(result_B)
Вывод:
Original List: [[90, 85, 82], [72, 88, 90]] Deep Copy: [[30, 85, 82], [72, 88, 90]]
Ожидается, что исходный список останется без изменений. И, как видите, изменения в глубокой копии не повлияли на исходный список.
Теперь давайте попробуем то же самое с примером 2 – Shallow Copy.
import copy
result_A = [[90, 85, 82], [72, 88, 90]] # Student A grades
result_B = copy.copy(result_A) # Student B grades (copied from A)
# Change first year and first subject's marks to 30
result_B[0][0] = 30
print("Original List: ")
print(result_A)
print("Shallow Copy:")
print(result_B)
Вывод:
Original List: [[30, 85, 82], [72, 88, 90]] Shallow Copy: [[30, 85, 82], [72, 88, 90]]
Здесь ожидаемый результат состоит в том, что и исходный список, и скопированный список изменяются после единственного изменения. И, как вы можете видеть, внесение изменений в неглубокую копию привело к тому, что это изменение также отразилось в исходном списке.
Заключение
В этом посте мы говорили о том, что такое поверхностная и глубокая копия и как мы можем сделать их на языке Python с помощью модуля «Copy». Мы использовали две его функции, а именно Copy и deepcopying.