[Python] 深いコピーと浅いコピー：リスト、辞書などの理解

Pythonでは、オブジェクトのコピーを作成するための2つの方法、深いコピーと浅いコピーが提供されています。深いコピーは、その内部のすべてのオブジェクトと共に完全なオブジェクトの新しい、独立したコピーを作成します。一方、浅いコピーは、元のオブジェクトの内容を参照する新しいオブジェクトを作成します。この区別は、あるオブジェクトへの変更がもう一方のオブジェクトにどのように影響するかに影響を与えることがあります。

本ブログ投稿では、Pythonにおける深いコピーと浅いコピーについて、リスト、辞書、文字列、整数などのオブジェクトを使用して詳しく説明します。私たちは、これら2つのコピーのタイプを実践的な例を通して比較し、堅牢なコーディング慣行におけるこれらの概念の理解の重要性を強調します。

深いコピー

copyモジュールの使用

Pythonは、オブジェクトの深いコピーを作成するためのdeepcopyメソッドを含むcopyモジュールを提供しています。

import copy

original_list = [1, [2, 3], [4, 5]]
deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list)
deep_copied_list[1][0] = '変更されました'
print(original_list)  # 出力: [1, [2, 3], [4, 5]]

上記のコードスニペットは、deepcopyメソッドを使用して深いコピーを作成する方法を示しています。deep_copied_listへの変更はoriginal_listに影響しません。

浅いコピー

copyメソッドの使用

浅いコピーは、copyモジュールのcopyメソッドを使用するか、オブジェクトの組み込みコピーファンクショナリティを使用して作成することができます。

import copy

original_dict = {'a': [1, 2], 'b': [3, 4]}
shallow_copied_dict = copy.copy(original_dict)
shallow_copied_dict['a'][0] = '変更されました'
print(original_dict)  # 出力: {'a': ['変更されました', 2], 'b': [3, 4]}

このコードスニペットは、shallow_copied_dictへの変更がoriginal_dictに反映されることを強調しています。浅いコピーには、元のオブジェクトの内容を参照するものが含まれています。

さまざまなオブジェクトタイプのコピー

Pythonでは、リスト、辞書、文字列、整数など、異なるタイプのオブジェクトに対して深いコピーと浅いコピーを実行することができます。これらのコピー方法の挙動は、ミュータブルとイミュータブルのタイプの間で異なります。以下に概要を示します。

List

深いコピー

import copy

original_list = [1, [2, 3], [4, 5]]
deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list)

浅いコピー

original_list = [1, [2, 3], [4, 5]]
shallow_copied_list = original_list.copy()
shallow_copied_list[1][0] = '変更されました'
print(original_list)  # 出力: [1, ['変更されました', 3], [4, 5]]

リストについては、深いコピーは完全に独立したコピーを作成し、浅いコピーはネストしたオブジェクトの共有参照をもたらします。

Dictionary

深いコピー

import copy

original_dict = {'a': [1, 2], 'b': [3, 4]}
deep_copied_dict = copy.deepcopy(original_dict)

浅いコピー

original_dict = {'a': [1, 2], 'b': [3, 4]}
shallow_copied_dict = original_dict.copy()
shallow_copied_dict['a'][0] = '変更されました'
print(original_dict)  # 出力: {'a': ['変更されました', 2], 'b': [3, 4]}

辞書については、深いコピーは完全に新しいオブジェクトを作成し、浅いコピーはネストしたオブジェクトに対する参照をもたらします。

String, Integer（Immutable）

深いコピー

original_str = "text"
deep_copied_str = copy.deepcopy(original_str)
original_int = 42
deep_copied_int = copy.deepcopy(original_int)

浅いコピー

original_str = "text"
shallow_copied_str = copy.copy(original_str)
original_int = 42
shallow_copied_int = copy.copy(original_int)

文字列と整数は不変であるため、浅いコピーと深いコピーは同じ動作をし、完全に新しいオブジェクトを作成します。

要約表

Pythonにおいて、複雑なデータ構造と効果的に働くために、どのようにオブジェクトが複製および参照されるかを制御するコピーの挙動を理解することが重要です。より正確で効率的なコードへとつながります。

Pythonにおける複雑なデータ構造を操作するために、深いコピーと浅いコピーの違いを理解することが重要です。オブジェクトの複製および参照の方法に対する精確な制御が可能になり、より合理化され、効率的なコーディングが可能になります。

よくある質問

1. 深いコピーと浅いコピーの主な違いは何ですか？ 深いコピーは完全に新しいオブジェクトを作成し、浅いコピーは元のオブジェクトの内容を参照する新しいオブジェクトを作成します。
2. 辞書またはリストの深いコピーを作成するにはどうすればよいですか？ 深いコピーを作成するには、copyモジュールからdeepcopyメソッドを使用します。
3. 浅いコピーは、すべての種類のオブジェクトに適していますか？ MutableおよびImmutableオブジェクトと共に浅いコピーの挙動が異なります。この挙動を理解することは、コピー方法を選択する際に重要です。
4. 浅いコピーへの変更は元のオブジェクトに影響しますか？ はい、リストや辞書などのMutableオブジェクトの浅いコピーへの変更は、元のオブジェクトに影響する可能性があります。
5. 浅いコピーと深いコピーの使用の方が効率的ですか？ 一般に、浅いコピーはオブジェクト全体を再作成しないため、効率的です。しかし、浅いコピーと深いコピーの選択は、コードの特定の要件に依存するべきです。