Python多维列表填充时原列表被修改的问题及解决

问题场景 #

你正在处理一个三层嵌套的列表（结构为[序列集合, 序列长度, 独热编码]），想要把所有子序列填充到最大长度，但运行代码后发现原列表lst和新生成的new_lst完全一样，原列表被意外修改了。你的原始代码如下：

lst = [[[0,1],[0,1],[0,1],[0,1]], [[0,1],[0,1],[0,1]], [[0,1],[0,1],[0,1],[0,1],[0,1]]]
def pad_sequence(list_to_pad):
    padded_lst = list_to_pad.copy()
    # Define length of alphabet (len_alphabet: Integer)
    len_alphabet = len(padded_lst[0][0])
    # Find max length of a seq (max_len: Integer)
    max_len = 0
    for seq in padded_lst:
        if len(seq) > max_len:
            max_len = len(seq)
    # Define vector to append (pad: list)
    pad = [0 for _ in range(len_alphabet)]
    # Add padding to all sequences
    for idx, seq in enumerate(padded_lst):
        length = max_len - len(seq)
        for _ in range(length):
            padded_lst[idx].append(pad)
    return padded_lst
new_lst = pad_sequence(lst)
print(lst)
print(new_lst)

问题根源：浅拷贝的局限性 #

你用list_to_pad.copy()创建的是浅拷贝（shallow copy）：

• 浅拷贝只会复制外层列表的结构，但里面的子列表（也就是那些长度不同的序列）依然是原列表中对象的引用。
• 当你执行padded_lst[idx].append(pad)时，你其实是在直接修改原列表lst里的子序列对象——因为padded_lst里的子列表和lst里的是同一个东西！

打个比方：浅拷贝就像复制了一个文件夹的快捷方式，你打开这个快捷方式修改里面的文件，原文件夹里的文件也会跟着变。

修复方案：用深拷贝完全隔离副本 #

要让新列表和原列表彻底独立，你需要使用copy模块的deepcopy函数，它会递归复制所有嵌套层级的对象，连最内层的独热编码列表都会被复制，完全不会影响原列表。

修正后的函数如下：

def pad_sequence(list_to_pad):
    from copy import deepcopy
    # Deepcopy list
    padded_lst = deepcopy(list_to_pad)
    # Define length of alphabet (len_alphabet: Integer)
    len_alphabet = len(padded_lst[0][0])
    # Find max length of a seq (max_len: Integer)
    max_len = 0
    for seq in padded_lst:
        if len(seq) > max_len:
            max_len = len(seq)
    # Define vector to append (pad: list)
    pad = [0 for _ in range(len_alphabet)]
    # Add padding to all sequences
    for idx, seq in enumerate(padded_lst):
        length = max_len - len(seq)
        for _ in range(length):
            padded_lst[idx].append(pad)
    return padded_lst

现在运行代码，原列表lst会保持原样，new_lst是填充后的独立副本。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Mathias Byskov