面试题：Python列表复制在复杂数据结构下的行为

Question

假设有一个列表，其中包含列表、字典等复杂数据结构，如 `a = [[1, 2], {'key': 'value'}]`，使用不同的复制方式（如切片、`copy` 模块的 `copy` 和 `deepcopy` 方法）对其进行复制，然后修改复制后的列表中的某个元素，观察原始列表的变化情况，并解释原因。

Answer 1

1. 切片复制：
   • 代码示例：

a = [[1, 2], {'key': 'value'}]
b = a[:]
b[0][0] = 10
print(a)

• 输出结果：[[10, 2], {'key': 'value'}]
• 原因解释：切片复制是浅拷贝，它只复制了外层列表，而内层的列表和字典等复杂数据结构仍然是引用。所以当修改b中内层列表的元素时，a中的内层列表也会跟着改变，因为它们指向同一个内存地址。

2. copy模块的copy方法（浅拷贝）：
   • 代码示例：

import copy
a = [[1, 2], {'key': 'value'}]
b = copy.copy(a)
b[0][0] = 10
print(a)

• 输出结果：[[10, 2], {'key': 'value'}]
• 原因解释：copy.copy也是浅拷贝，同样只复制了外层列表，内层的复杂数据结构是引用。所以修改b中内层列表的元素，a中内层列表也会改变。

3. copy模块的deepcopy方法（深拷贝）：
   • 代码示例：

import copy
a = [[1, 2], {'key': 'value'}]
b = copy.deepcopy(a)
b[0][0] = 10
print(a)

• 输出结果：[[1, 2], {'key': 'value'}]
• 原因解释：copy.deepcopy是深拷贝，它会递归地复制所有层次的嵌套数据结构。所以b和a是完全独立的，修改b中内层列表的元素不会影响到a。