この記事はKCS Advent Calendar 2023の8日目の記事です。
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pythonの`is`と`==`の違い

pythonには"同じであること"を判断するような比較演算子が二つ存在します。一つは==、もう一つはisです。
==は各クラスに設定されている、__eq__メソッドの結果を返します。基本的には値が等価であるかどうかという意味に使われ、そのようなメソッドが設定されています。
一方で、isはオブジェクトのidを取得し、それが一致しているかを判定します。つまり、オブジェクトが同一であるかどうかを判定します。この挙動は変更ができません。
pythonのすべてのオブジェクトは"識別子"であるidを持っています。組み込み関数のid()を使うことで確認することができます。

`==`がTrueなのに、`is`がFalseである例

これはめっちゃあります。
例えば、以下のものがあげられます。

a = [1,2,3]
b = [1,2,3]
c = 100000
d = sum(1 for i in range(100000))
e = "hello"
f = "".join(["h","e","l","l","o"])
print(a == b,a is b)
print(c == d,c is d)
print(e == f,e is f)

上記のコードのprintの出力はすべてTrue Falseとなります。(CPython3.11.4で検証)
==だとしても、オブジェクトが異なる場合は当然isはFalseとなります。
なお、CPythonでは上記の結果となりますが、別のpython処理系では異なる結果が返ることがあります。(例えばPyPyでは、c is dはTrueになります。)

`is`がTrueなのに、`==`がFalseである例

そもそも、pythonのドキュメントにこのような記述があります。

等価比較は反射的でなければなりません。つまり、同一のオブジェクトは等しくなければなりません:
x is y ならば x == y

同じオブジェクトであるのに==がFalseを返すというのは、結構変な話ですよね。
当然、以下のようにクラスを書いてあげれば、これが実現できます。

class hoge():
    def __eq__(self,other):
        return False
a = hoge()
print(a == a,a is a)

結果はFalse Trueとなりました。実際にこのような挙動をするクラスはあるのでしょうか？

import decimal
a = float('NaN')
b = decimal.Decimal('NaN')
print(a == a,a is a)
print(b == b,b is b)

上のコードを実行してみると、結果がFalse Trueになります。
Pythonのドキュメントを読んでみると、以下のような記述があります。

非数値である float('NaN') と decimal.Decimal('NaN') は特別です。数と非数値との任意の順序比較は偽です。直観に反する帰結として、非数値は自分自身と等価ではないことになります。例えば x = float('NaN') ならば、 3 < x, x < 3, x == x は全て偽で、x != x は真です。この振る舞いは IEEE 754 に従ったものです。

よって、x == xが偽という珍しいことが起こったのですね。

おまけ

こんなリストを用意してみます。

a = [float('NaN')]

当然、a is aはTrueですよね。では、a == aはどうなるでしょうか。

print(a == a) # True

予想した結果と一致しましたか？

参考・引用文献

python言語リファレンス 6. 式 (expression) 6.10.1. 値の比較