为何近乎相同的Python代码执行后freq变量结果差异巨大？

问题描述 #

我需要验证合理性：top1与top2函数代码近乎一致，但执行后freq变量的输出内容却存在显著差异。请问原因是什么？我忽略了哪些细节？

代码与执行输出 #

测试代码 #

def top1(nums, k):
    count = {}
    
    for i in nums:
        if i not in count:
            count[i] = 1
        else:
            count[i] += 1
    
    freq = (len(nums) + 1) * [[]]

    print('count', count)
    print('freq', freq)
    for n, c in count.items():
        freq[c].append(n)
    print('freq', freq)


def top2(nums, k):
    count = {}

    for n in nums:
        count[n] = 1 + count.get(n, 0)

    freq = [[] for i in range(len(nums) + 1)]

    print('count', count)
    print('freq', freq)
    for n, c in count.items():
        freq[c].append(n)
    print('freq', freq)

top1([1], 1)
print()
top2([1], 1)

执行输出 #

count {1: 1}
freq [[], []]
freq [[1], [1]]

count {1: 1}
freq [[], []]
freq [[], [1]]

原因分析 #

核心问题出在**freq列表的初始化方式**上，这是你忽略的关键细节：

• top1的初始化方式：(len(nums)+1)*[[]]
  这种写法会先创建一个空列表[]，然后将这个列表的引用重复多次填充到新列表中。也就是说，freq里的所有元素指向的是同一个列表对象。当你对freq[1].append(1)进行操作时，本质是修改了那个唯一的列表，所以freq中所有位置的元素都会同步显示这个修改结果。
  针对测试用例，len(nums)=1，freq包含2个元素，这两个元素都是同一个空列表的引用。执行append操作后，这个唯一的列表变成[1]，因此freq[0]和freq[1]都会显示为[1]，最终输出[[1], [1]]。

• top2的初始化方式：[[] for i in range(len(nums)+1)]
  列表推导式会在每次循环中新建一个独立的空列表，所以freq中的每个元素都是互不关联的独立对象。对freq[1].append(1)操作时，只会修改索引为1的那个列表，其他位置的列表不受影响，最终输出[[], [1]]。

简单来说，Python中用*复制可变对象时，复制的是引用而非新对象；而列表推导式会为每个元素创建新的独立对象，这就是两个函数输出差异的根本原因。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者croatoan