Python - 配列のコピー

こんにちは、Pythonプログラマー志願者の皆さん！今日は、Pythonでの配列のコピーについて深く掘り下げていきます。あなたの親しみのある近所のコンピューターサイエンスの先生として、この旅を案内することができることを楽しみにしています。だから、お気に入りの飲み物を持って、心地よく座り、一緒にこの冒険に出かけましょう！

Python - Copy Arrays

Pythonにおける配列の理解

配列をコピーする前に、Pythonにおける配列の理解を一旦簡単にリフレッシュしましょう。Pythonでは、配列をリストとして表現することが一般的です。リストは多様で、さまざまなタイプのデータを保持することができます。

以下は、Pythonでのリストの簡単な例です：

fruits = ["apple", "banana", "cherry"]
print(fruits)

出力：

['apple', 'banana', 'cherry']

この例では、fruitsは3つの文字列要素を含む私たちのリスト（または配列）です。

では、これらの配列をどのようにコピーするかを探っていきましょう！

代入演算子を使用して配列をコピー

配列をコピーする最も簡単な方法は、代入演算子（=）を使用することに見えるかもしれません。しかし、この方法には注意点があります。それを実際に見てみましょう：

original_list = [1, 2, 3, 4, 5]
copied_list = original_list

print("Original list:", original_list)
print("Copied list:", copied_list)

# そして、コピーされたリストを修正しましょう
copied_list[0] = 100

print("\n修正後：")
print("Original list:", original_list)
print("Copied list:", copied_list)

出力：

Original list: [1, 2, 3, 4, 5]
Copied list: [1, 2, 3, 4, 5]

修正後：
Original list: [100, 2, 3, 4, 5]
Copied list: [100, 2, 3, 4, 5]

驚きですね！copied_listを修正したとき、original_listも変わったのです！これは、代入演算子が新しいリストを作成しないためです。代わりに、両方の変数が同じメモリ内のリストを指しているからです。友達に自分の家の鍵を渡すのと同じです - 彼らは新しい家を得るのではなく、あなたの家にアクセスするだけです！

シャローコピーの方法

この問題を避けるために、シャローコピーの方法を使用することができます。これらは新しいリストを作成しますが、要素はまだ同じオブジェクトを参照します。以下に、シャローコピーを作成するいくつかの方法を見ていきます：

copy()メソッドを使用する：

original_list = [1, 2, 3, 4, 5]
copied_list = original_list.copy()

copied_list[0] = 100

print("Original list:", original_list)
print("Copied list:", copied_list)

出力：

Original list: [1, 2, 3, 4, 5]
Copied list: [100, 2, 3, 4, 5]

list()コンストラクタを使用する：

original_list = [1, 2, 3, 4, 5]
copied_list = list(original_list)

copied_list[0] = 100

print("Original list:", original_list)
print("Copied list:", copied_list)

出力：

Original list: [1, 2, 3, 4, 5]
Copied list: [100, 2, 3, 4, 5]

スライシングを使用する：

original_list = [1, 2, 3, 4, 5]
copied_list = original_list[:]

copied_list[0] = 100

print("Original list:", original_list)
print("Copied list:", copied_list)

出力：

Original list: [1, 2, 3, 4, 5]
Copied list: [100, 2, 3, 4, 5]

これらの方法は、シンプルなリストに対しては素晴らしいです。しかし、リストのリストを持っている場合はどうでしょうか？そんな場合は、もっと強力な手段が必要です！

ディープコピーを使用して配列をコピー

ネストされたリストや複雑なオブジェクトを扱う場合、ディープコピーを使用する必要があります。これは、元のリストの完全に独立したコピーを作成し、すべてのネストされたオブジェクトを含むものです。それは、あなたの家と中のすべてをクローンするのと同じです！

ディープコピーを使用するには、copyモジュールをインポートする必要があります：

import copy

original_list = [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
deep_copied_list = copy.deepcopy(original_list)

deep_copied_list[0][0] = 100

print("Original list:", original_list)
print("Deep copied list:", deep_copied_list)

出力：

Original list: [[1, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]
Deep copied list: [[100, 2, 3], [4, 5, 6], [7, 8, 9]]

見ての通り、ディープコピーされたリストを修正しても、元のリストに影響を与えません、ネストされた要素にも適用されます。

ディープコピーを使用するタイミング

ディープコピーは強力ですが、パフォーマンス上のコストがあります。それは、あなたの家を全部詰めて引っ越すのと同じです - もっと時間と努力がかかります！以下の場合にディープコピーを使用してください：

ネストされたリストや複雑なオブジェクトを持っている場合
元のデータとコピーされたデータの間に完全な独立性を確保する必要がある場合
リスト内の変更可能なオブジェクトを扱っている場合

コピー方法のまとめ

以下に、今日話したコピー方法をまとめたハンドリングテーブルを示します：

方法	構文	コピーの種類	使用例
代入（`=`）	`new_list = old_list`	参照（コピーなし）	両方の変数が同じリストを参照する必要がある場合
`copy()`メソッド	`new_list = old_list.copy()`	シャローコピー	変更不可な要素を持つシンプルなリストの場合
`list()`コンストラクタ	`new_list = list(old_list)`	シャローコピー	変更不可な要素を持つシンプルなリストの場合
スライシング	`new_list = old_list[:]`	シャローコピー	変更不可な要素を持つシンプルなリストの場合
`copy.deepcopy()`	`new_list = copy.deepcopy(old_list)`	ディープコピー	ネストされたリストや変更可能な要素を持つリストの場合

覚えておいてください、正しいコピー方法を選ぶことは、仕事に適したツールを選ぶことと同じです。ソledgehammerを使ってピクチャーフレームを挂けることはありませんよね？同様に、ニーズを満たす最もシンプルなコピー方法を使用してください。

結論

おめでとうございます！Pythonスキルを上達させ、配列のコピーをマスターしたんです。シンプルな代入からディープコピーまで、さまざまなシナリオに対応するツールキットをお持ちできます。練習は成功のみをもたらすので、自分のプロジェクトでこれらの方法を試してみてください。

今日の話を締めくくる前に、ちょっとしたプログラマーアンチョッティングをどうぞ：なぜプログラマーは仕事を辞めたのか？配列を理解していなかったからです！? （分かりましたか？アライズを言いたいのです！）

コーディングを続け、学び続け、最も重要なのは、Pythonを楽しんでいきましょう！

Credits: Image by storyset