Умножение списка на число

Студент Макс узнал, что в Python умножать можно не только числа, но и другие объекты, например, строку на число:

>>> "Max" * 3
'MaxMaxMax'

«Вау!» — подумал Макс — «А что если умножить список на число?»:

>>> [42, 26] * 3
[42, 26, 42, 26, 42, 26]

Значит можно создать двумерный массив очень кратко и элегантно?

>>> [[]] * 3
[[], [], []]

Заполнить его:

arr = [[]] * 3
arr[0].append(10)
arr[1].append(20)
arr[2].append(30)

Макс ожидал получить:

[[10], [20], [30]]

А вышло:

[[10, 20, 30], [10, 20, 30], [10, 20, 30]]

😯 Как же так?! Дело в том, что умножение списка на число не копирует сам объект, а лишь ссылку на него. Все три элемента arr ссылаются на один и тот же список. Легко проверить, сравнив адреса объектов:

>>> arr[0] is arr[1]
True
>>> id(arr[0]), id(arr[1])
(4400840776, 4400840776)
Диаграмма: все элементы arr указывают на один и тот же список.

Аналогично в случае классов:

class Dummy: ...
arr = [Dummy()] * 2
arr[0].x = 10
arr[1].x = 20
print(arr[0].x, arr[0] is arr[1])  # 20 True

А вот с числами, строками и кортежами умножение списка будет работать как ожидал Макс, потому что это неизменяемые типы. Вот такая тонкость, которую нужно знать. Максу следовало бы написать так:

arr = [[] for _ in range(3)]  
arr[0].append(10)
arr[1].append(20)
arr[2].append(30)
>>> arr
[[10], [20], [30]]

Менее кратко, но зато работает без сюрпризов: каждую итерацию создается новый пустой список.

🐉 Специально для канала @pyway. Подписывайтесь на мой канал в Телеграм @pyway 👈