为何Python构建邻接矩阵时始终写入同一行而非遍历行？

我尝试从邻接字典创建邻接矩阵，先初始化全零空矩阵，再遍历邻接字典为矩阵赋值权重。但代码始终把值写入"同一行"，最终所有行内容完全一致。使用Python 3.7，赋值方式为matrix[][]。

代码示例 #

digraph = make_digraph() # 创建包含adj_dict的类实例
adj_matrix = [[0] * len(digraph.adj_dict)] * len(digraph.adj_dict) # 初始化空矩阵
print(adj_matrix)
for source, destinations in digraph.adj_dict.items(): 
    for destination in destinations:
        print(int(source[1:]), int(destination[1:]), digraph.adj_dict[source][destination])
        adj_matrix[int(source[1:])][int(destination[1:])] = digraph.adj_dict[source][destination]
print(adj_matrix)

实际输出 #

[[0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]]

0 1 4
1 2 1
1 7 2
1 8 2
2 11 3
3 4 1
3 12 2
4 5 1
4 8 3
4 14 2
5 6 2
5 9 2
6 0 1
6 10 2
7 9 2
8 9 2
8 11 1
10 0 1
10 7 2
10 9 3
11 1 4
11 12 4
12 2 1
12 8 3
12 13 2
13 4 2
14 9 2

[[1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2], [1, 4, 1, 0, 2, 1, 2, 2, 3, 2, 2, 1, 4, 2, 2]]

比如第二次循环的1 2 1，我预期赋值adj_matrix[1][2] = 1，但实际所有行的第2列都变成了1，所有行内容完全同步。

问题原因与解决方法 #

问题根源 #

初始化矩阵的[[0] * len(digraph.adj_dict)] * len(digraph.adj_dict)写法存在陷阱：外层的*只是将同一个列表对象重复引用了多次，矩阵里的每一行都是同一个列表的引用。修改任何一行时，所有行都会同步变化。

解决方法 #

改用列表推导式初始化矩阵，确保每一行都是独立的新列表：

n = len(digraph.adj_dict)
adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)]

修正后的完整代码 #

digraph = make_digraph() # 创建包含adj_dict的类实例
n = len(digraph.adj_dict)
adj_matrix = [[0] * n for _ in range(n)] # 初始化独立行的空矩阵
print(adj_matrix)
for source, destinations in digraph.adj_dict.items(): 
    for destination in destinations:
        row = int(source[1:])
        col = int(destination[1:])
        weight = digraph.adj_dict[source][destination]
        print(row, col, weight)
        adj_matrix[row][col] = weight
print(adj_matrix)

修改后，每一行都是独立的列表，赋值只会影响指定的行和列，不会出现所有行同步修改的问题。

内容的提问来源于Stack Exchange，提问作者M. Rom