Question

我试图理解与Java / C风格的2D数组相比如何实现Python矩阵。

具体来说，我面临的问题是：

给定一个矩阵（列表列表），我被要求在原地反转矩阵中的各个列表。我想出了以下代码：

CODE 1
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def flip(matrix):
    for list in matrix:
        list=list[::-1]

matrix=[[1,0,0],[0,0,1]]
flip(matrix)
print(matrix) # Outputs "[[1,0,0],[0,0,1]]" i.e. does not reverse

如果我稍微修改一下代码，

CODE 2
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def flip(matrix):
    for list in matrix:
        list.reverse()

matrix=[[1,0,0],[0,0,1]]
flip(matrix)
print(matrix) # Outputs "[[0,0,1],[1,0,0]]" i.e. works correctly this time

我知道list.reverse()执行就地操作，list[::-1]创建浅层副本。但是在CODE 1中，我只将浅拷贝的地址分配给同一个变量（list）。因此变量matrix应该有效地改变。因为变量矩阵[i] is变量列表。因此，如果list被修改，matrix也应如此。

为了说明我之前的观点，提供了以下代码：

CODE 3
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def test(matrix):
    for i, list in enumerate(matrix):
        print(matrix[i] is list)

matrix=[[1,0,0],[0,0,1]]
test(matrix) # Outputs "True True"

如果matrix[i] is list，则更改list表示更改matrix[i]，更改matrix[i]表示更改matrix。

如果我修改CODE 1，而不是为list分配新创建的反向列表的地址，则为matrix[i]分配该地址，然后令人惊讶的是它有效！

CODE 4
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def flip(matrix):
    for i, list in enumerate(matrix):
        # Instead of  list=list[::-1]
        matrix[i]=list[::-1] 

matrix=[[1,0,0],[0,0,1]]
flip(matrix)
print(matrix) # Correctly Outputs [[0,0,1], [1,0,0]]

我想解释为什么CODE 1不起作用以及为什么CODE 4有效。

Answer 1

第一次循环播放时，list只是matrix[0]的名称。

对list名称的对象进行变换，如在CODE 2中那样，显然会改变matrix[0]命名的对象，因为它们正在命名同一个对象。

但是，只需将list重新绑定到某个不同的对象（如代码1中），就不会以任何方式更改matrix[0]。如果你考虑一下，这是有道理的。毕竟，下一次循环，list将会反弹到matrix[1]，你肯定不希望改变matrix[0]中的内容，对吗？

在C语言中（如果您使用正常的CPython实现，这确实是真的），作为同一对象的名称意味着指向同一个对象。如果list是List *，则分配给list并不会对*list中的任何内容执行任何操作。

那么，为什么CODE 4有效呢？好吧，在代码4中，您仍然没有改变列表 - 但是您重新绑定matrix[0]而不是list，当然重新绑定matrix[0]。< / p>

我猜测，尽管在谈论＆＃34; Java / C＆＃34;，你真的在用C ++术语思考。在C ++中，=是一个可以重载的运算符。另外，你不仅仅有指针，而是引用，这些神奇的工作无需明确地取消引用它们。因此，如果list是对列表对象的引用，而不是指针，list =不会将其更改为对另一个列表对象的引用，则它会调用特殊方法，ListType::operator=。这真的很奇怪。在Java中没有那样的东西。或者C.比Python更多。

有关封底内容的详细信息：

如果你想用C语言来思考它，那么main（CPython）实现所使用的实际C API可能会在这里说清楚。

你的函数的本地只是一个指向Python对象的数组。 matrix为locals[0]，list为locals[1]等。
*locals[0]中的内容是PyListObject结构，其中包含指向Python对象数组的指针。每个都指向另一个PyListObject结构。但是在那些内心清单中＆＃39;数组是指向PyLongObject结构的指针，只保存数字。
for循环比这更复杂，但假装它只是locals[1] = (*locals[0]).elements[0]，然后是locals[1] = (*locals[0]).elements[1]等。
因此，分配到list只是更改locals[1]，而不是*locals[1]，因此它不会更改*locals[0].elements[0]。
但是分配给*locals[0].elements[0]是另一回事。
所以调用reverse方法。当你这样做时，self只是另一个指向同一个对象的指针，但它的实现会改变*self上的内容。

倒转时Python列表和矩阵的指针地址

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