Python中复制字典并仅修改副本的方法

技术背景

在Python编程中，当我们想要复制一个字典并对副本进行修改，而不影响原始字典时，可能会遇到一些问题。直接使用赋值语句 dict2 = dict1 并不能实现真正的复制，而是让 dict2 和 dict1 指向同一个字典对象，这样在修改 dict2 时，dict1 也会随之改变。因此，我们需要掌握正确的复制字典的方法。

实现步骤

1. 浅拷贝方法

浅拷贝会创建一个新的字典对象，但对于字典中的嵌套对象，仍然使用原始对象的引用。以下是几种浅拷贝的方法：

• 使用 dict() 函数：

dict1 = {"key1": "value1", "key2": "value2"}
dict2 = dict(dict1)
dict2["key2"] = "WHY?!"
print(dict1)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}
print(dict2)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'WHY?!'}

• 使用 copy() 方法：

dict1 = {"key1": "value1", "key2": "value2"}
dict2 = dict1.copy()
dict2["key2"] = "WHY?!"
print(dict1)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}
print(dict2)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'WHY?!'}

• 使用 ** 解包运算符（Python 3.5+）：

dict1 = {"key1": "value1", "key2": "value2"}
dict2 = {**dict1}
dict2["key2"] = "WHY?!"
print(dict1)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'value2'}
print(dict2)  # {'key1': 'value1', 'key2': 'WHY?!'}

2. 深拷贝方法

深拷贝会递归地复制字典中的所有对象，包括嵌套对象，从而创建一个完全独立的副本。使用 copy 模块的 deepcopy() 函数：

import copy
dict1 = {"key1": "value1", "key2": {"nested_key": "nested_value"}}
dict2 = copy.deepcopy(dict1)
dict2["key2"]["nested_key"] = "new_nested_value"
print(dict1)  # {'key1': 'value1', 'key2': {'nested_key': 'nested_value'}}
print(dict2)  # {'key1': 'value1', 'key2': {'nested_key': 'new_nested_value'}}

核心代码

浅拷贝示例代码

# 使用 dict() 函数
dict1 = {"key1": "value1", "key2": "value2"}
dict2 = dict(dict1)

# 使用 copy() 方法
dict3 = dict1.copy()

# 使用 ** 解包运算符
dict4 = {**dict1}

深拷贝示例代码

import copy
dict1 = {"key1": "value1", "key2": {"nested_key": "nested_value"}}
dict2 = copy.deepcopy(dict1)

最佳实践

• 简单字典：如果字典中不包含嵌套的可变对象（如列表、字典等），可以使用浅拷贝方法，因为浅拷贝相对简单且效率较高。
• 复杂字典：如果字典中包含嵌套的可变对象，为了确保修改副本时不影响原始字典，应该使用深拷贝方法。

常见问题

1. 浅拷贝对嵌套对象的影响

浅拷贝只复制字典的第一层，对于嵌套对象仍然使用原始对象的引用。因此，当修改嵌套对象时，原始字典和副本都会受到影响：

dict1 = {"key1": "value1", "key2": {"nested_key": "nested_value"}}
dict2 = dict1.copy()
dict2["key2"]["nested_key"] = "new_nested_value"
print(dict1)  # {'key1': 'value1', 'key2': {'nested_key': 'new_nested_value'}}
print(dict2)  # {'key1': 'value1', 'key2': {'nested_key': 'new_nested_value'}}

2. eval(repr()) 方法的问题

有人可能会使用 eval(repr(dict1)) 来复制字典，但这种方法存在很多问题。例如，自定义类可能没有合适的 __repr__ 方法来被 eval 重构，或者对象的类不在当前作用域中。对于自引用的字典，还会出现错误。因此，不建议使用这种方法。

3. json 方法的局限性

使用 json.dumps() 和 json.loads() 可以实现类似深拷贝的效果，但这种方法只适用于 json 可序列化的对象，并且会产生较大的开销。例如，包含自定义对象或非 json 可序列化对象的字典无法使用这种方法进行复制。