面试题：Python列表切片：切片与内存管理

Question

已知列表 `a = [1, 2, 3, 4, 5]`，执行 `b = a[1:3]`，然后修改 `b[0] = 10`。分析 `a` 和 `b` 在内存中的存储结构变化，以及Python是如何处理这种列表切片导致的内存分配和引用关系的。并说明如果想要 `b` 是 `a` 切片的一个完全独立副本（修改 `b` 不影响 `a`），应该如何操作。

Answer 1

1. a 和 b 在内存中的存储结构变化及处理机制：
   • 列表 a = [1, 2, 3, 4, 5] 在内存中是一个连续存储的列表对象，每个元素占据一定的内存空间。
   • 执行 b = a[1:3] 时，Python 创建了一个新的列表对象 b，它包含 a 中索引从 1 到 2 的元素（即 [2, 3]）。这里 b 是一个新的列表对象，有自己独立的内存地址。但是，b 中的元素 2 和 3 仍然引用 a 中对应的元素对象。
   • 当执行 b[0] = 10 时，b 列表的第一个元素的引用被改变，它不再引用 a 中的 2，而是引用新的整数对象 10。而 a 列表本身并没有受到影响，因为 b 是一个新的列表对象，只是初始元素引用了 a 中的部分元素。a 仍然保持 [1, 2, 3, 4, 5]，b 变为 [10, 3]。
2. 获取完全独立副本的操作：
   • 可以使用列表的 copy 方法，即 b = a[1:3].copy()。这样 b 是 a 切片 [1:3] 的一个完全独立副本，修改 b 不会影响 a。
   • 也可以使用 list 构造函数，b = list(a[1:3])，同样能得到一个完全独立的副本。
   • 还可以使用切片语法 b = a[1:3][:]，也能实现创建完全独立副本的效果。