Pythonでリストのコピーをする

はじめに

Python3.8.3で実行した結果を記載しています。

リストのコピー

「リストのコピーを作り、値を変えて元のものと比較したい」と思うことがある。その場合、次のようにcopyモジュールのdeepcopyメソッドを使って書く必要がある。

1次元リスト

リストが1次元のときは、deepcopy()、スライス、list()などでコピーできる。

list_copy_example_1.py

import copy
list_1 = [0,1,2]
list_2 = copy.deepcopy(list_1) #deepcopy()を使う
list_3 = list_1[:] #元のリストをスライスする
list_4 = list(list_1) #list()を使う

list_2[0] = 1000
list_3[0] = 2000
list_4[0] = 3000
print(list_1)
print(list_2)
print(list_3)
print(list_4)

出力はこのようになる。

[0, 1, 2]
[1000, 1, 2]
[2000, 1, 2]
[3000, 1, 2]

2次元リスト

リストが2次元(以上)のときは、deepcopy()でコピーできる。スライスやlist()ではうまくいかない(後述)。

list_copy_example_2.py

import copy
list_1 = [[0,1,2], [3,4,5]]
list_2 = copy.deepcopy(list_1)

list_2[0][0] = 1000
print(list_1)
print(list_2)

出力はこのようになる。

[[0, 1, 2], [3, 4, 5]]
[[1000, 1, 2], [3, 4, 5]]

うまくいかないパターン

=で代入

リストの参照自体をコピーしているため、元のリストの値も変更されてしまう。

anti_pattern_1.py

# =で代入する
list_1 = [0,1,2,3]
list_2 = list_1

list_2[0] = 1000
print(list_1)
print(list_2)

出力

[1000, 1, 2, 3]
[1000, 1, 2, 3]

スライス、list( )でコピー

Pythonのリストで参照渡しでないコピーを作成する話 には、スライスでコピーするのが手軽だとあるが、これはリストが1次元のときのみうまくいく。

リストが2次元以上になると、次のようになる。途中で参照渡しが起こるのでうまくいかないようだ。

anti_pattern_2

# 元のリストをスライスでコピーする(2次元)
list_3 = [[0,1,2], [3,4,5]]
list_4 = list_3[:]

list_4[0][0] = 1000
print(list_3)
print(list_4)

出力

[[1000, 1, 2], [3, 4, 5]]
[[1000, 1, 2], [3, 4, 5]]

また、スライスの代わりにlist()メソッドを使っても同じ結果になる。

解説

リストを普通に複製すると、値ではなく参照自体がコピーされる。これを浅いコピーという。逆に、値のみをコピーすることを深いコピーという。Pythonでは、リストや辞書のような複合オブジェクトには、特に指定がない限り浅いコピーが適用される。多次元リストをスライスでコピーしたときに参照渡しになっていたのも、スライス内部での2次元目のコピーが浅いコピーだったからだろう。
そして、copy.deepcopy()メソッドは「深いコピーをして」という指示である。これを使うと、多次元リストのコピーでも、すべての要素に深いコピーをしてくれる。
詳しくは、公式のcopy --- 浅いコピーおよび深いコピー操作を参照。

まとめ

1次元リストならスライス、list()、copy.deepcopy()
多次元リストならcopy.deepcopy()