python覆盖我的列表元素

Question

对 python 很陌生，对 python 类很陌生。问题有点牵涉。非常感谢您的耐心：

我有一个班级“明星”。很简单。属性 x、v 和质量。另一个类 Galaxy 有一个属性“stars”，它只是一个星对象列表：

class Galaxy:

    numstars=0.
    stars=[]

    def __init__(self,numin,xes,vees,masses):
        self.numstars=numin
        for n in range(numin):
            self.stars.append(Star(xes[n],vees[n],masses[n]))

Galaxy 还有一个名为 time_stepper 的属性函数。可以说 time_stepper 只是更新“stars”的所有元素，然后返回“stars”：

def time_stepper(self,dt):
    self.velstep(dt)
    self.xstep(dt)
    self.velstep(dt)
    return(self.stars)

现在，我正在尝试驱动这个东西并将“stars”的各种更新存储在一个名为“history”的列表中：

gal=Galaxy(#stuff#)
history=[]
for n in range(100):
    history.append(gal.time_stepper(.1))

最后，我的问题：在这个循环的每次迭代中，新元素“星”被添加到“历史”中，但是......这里是...... 所有以前的历史元素都是重写并赋予与历史的最新元素相同的值！ 那么发生了什么？我遇到了一些我以前不理解的关于 python 列表的事情，但我想我终于把它搞定了。显然不是。感谢您的帮助。

附录： 感谢大家的帮助。没想到会有这么多有用的回复，尤其是这么快。我的问题是我假设这两段代码本质上是相同的。第一：

>>> a=[]
>>> b=[1,2,3]
>>> a.append(b)
>>> b=[4,5,6]
>>> a.append(b)
>>> a
[[1, 2, 3], [4, 5, 6]]

第二：

>>> a=[]
>>> b=[1,2,3]
>>> a.append(b)
>>> b[:]=(4,5,6)
>>> b
[4, 5, 6]
>>> a.append(b)
>>> a
[[4, 5, 6], [4, 5, 6]]

哎呀！他们不是。所以在代码 1 中，我猜，b 被“重新指向”到一个全新的内存位置，而 a[0] 继续指向旧的 b。在第二个中，b 处的内存被“编辑”并且 a[0] 仍然指向该位置。追加后， a[1] 也指向该位置。我现在有吗？

我对 python 还很陌生，并且仍在研究“pythonic”哲学。但对我来说，直接重新分配指针，但以更复杂的方式完成“深拷贝”与我通常想要做的事情的方式有点倒退。任何人都可以启发我吗？再次感谢。

Answer 1

我认为值得注意的是，如果您有超过 1 个星系，它们将共享相同的恒星。这可能会让你相信你正在覆盖你的星星，而实际上你并没有......

我猜你使用__init__ 可能会更好：

def __init__(self,numin,xes,vees,masses):
    self.stars = []
    self.numstars = numin
    for n in range(numin):
        self.stars.append(Star(xes[n],vees[n],masses[n]))

在这里，我将 class 属性 stars 转换为 instance 属性。现在每个实例都有自己的stars 列表，而不是与宇宙中的所有其他星系共享一个stars 列表。

正如其他人所指出的，您的history 列表将遇到类似的问题（您有多个引用同一个列表）。但是，修复实际上取决于您在 self.velstep 和 self.xstep 中所做的事情。如果您修改了 Star 对象，那么简单（浅）列表副本对您没有任何好处（例如 gal.time_stepper(0.1)[:]）。 （您将创建一个新列表，但它将包含不断更新的相同星星）。在这种情况下，当您追加到历史列表时，您将需要 copy.deepcopy：

history=[]
for n in range(100):
    history.append(copy.deepcopy(gal.time_stepper(.1)))

Answer 2

这是因为stars 列表是可变的——它是一个可变变量。当您调用stars.append 时，它不会创建新列表 - 它只是简单地编辑现有列表。当您调用 history.append(x) 时，python 不会创建 x 的全新、干净的副本 - 它假定您希望将“真实的”x 放置在 history 数组中。

如果您想在每次迭代时复制列表的状态，有多种选择（请参阅How to clone a list in python?）。

copy module 可以解决问题。它同时提供“浅”和“深”副本——粗略地说，深副本试图复制他们在对象中找到的任何其他变量（例如，包含其他列表的列表），而浅副本只向下一层：

这是copy的浅拷贝：

import copy

history=[]
for n in range(100):
    history.append(copy.copy(gal.time_stepper(.1)))

还有深拷贝：

import copy

history=[]
for n in range(100):
    history.append(copy.deepcopy(gal.time_stepper(.1)))

切片数组会起作用，因为它总是将浅拷贝作为中间步骤：

history = []
for n in range(100):
    history.append(gal.time_stepper(.1)[:])

您也可以在现有列表上调用list - 这种类型转换式的操作总是返回一个新的列表对象（同样，浅层）：

history = []
for n in range(100):
    history.append(list(gal.time_stepper(.1)))

Answer 3

它不是更改或重写所有值，而是历史记录中的所有元素都指向同一个数组对象。您需要按值分配，而不是使用数组的副本进行引用。