Referenzen, Kopien und verschachtelte Daten

Dieses Kapitel räumt mit einer der häufigsten Fehlerquellen auf: Was passiert eigentlich bei b = a, wenn a eine Liste ist?

Namen sind Verweise

In Python ist eine Variable kein Kasten mit einem Wert, sondern ein Name, der auf ein Objekt zeigt. Bei veränderlichen Objekten (Listen, Dictionaries, Mengen) zeigen zwei Namen dann auf dasselbe Objekt:

a = [1, 2, 3]
b = a
b.append(4)
print(a)
print(a is b)
print(id(a) == id(b))

[1, 2, 3, 4]
True
True

Bei unveränderlichen Werten (Zahlen, Texte, Tupel) fällt das nie auf, denn eine "Änderung" erzeugt dort immer ein neues Objekt:

x = 5
y = x
y += 1
print(x, y)

5 6

Flache Kopie

liste.copy(), liste[:] und list(liste) erzeugen eine neue Liste mit denselben Elementen. Das reicht, solange die Elemente selbst unveränderlich sind:

a = [1, 2, 3]
b = a.copy()
b.append(4)
print(a, b)

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

Tiefe Kopie

Enthält die Liste selbst Listen, teilen sich die Kopien die inneren Listen. Dann brauchst du copy.deepcopy():

import copy

original = [[1, 2], [3, 4]]
flach = original.copy()
tief = copy.deepcopy(original)

original[0].append(99)
print("original:", original)
print("flach:   ", flach)      # die innere Liste ist dieselbe!
print("tief:    ", tief)       # unabhängig

original: [[1, 2, 99], [3, 4]]
flach:    [[1, 2, 99], [3, 4]]
tief:     [[1, 2], [3, 4]]

Falle: Listen mit * vervielfachen

falsch = [[0] * 3] * 3     # dreimal DIESELBE innere Liste
falsch[0][0] = 1
print(falsch)

richtig = [[0] * 3 for _ in range(3)]   # drei getrennte Listen
richtig[0][0] = 1
print(richtig)

[[1, 0, 0], [1, 0, 0], [1, 0, 0]]
[[1, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

Falle: veränderliche Standardwerte

Ein veränderlicher Standardwert in einer Funktion wird nur einmal erzeugt und bei jedem Aufruf wiederverwendet:

def sammle(wert, liste=[]):      # Vorsicht!
    liste.append(wert)
    return liste

print(sammle(1))
print(sammle(2))                 # überraschend: [1, 2]

[1]
[1, 2]

Richtig ist None als Standardwert:

def sammle(wert, liste=None):
    if liste is None:
        liste = []
    liste.append(wert)
    return liste

print(sammle(1))
print(sammle(2))

[1]
[2]

Gleichheit und Identität

== fragt, ob zwei Werte gleich sind, is fragt, ob es dasselbe Objekt ist:

a = [1, 2]
b = [1, 2]
print(a == b, a is b)

True False