Python 二维列表初始化陷阱：引用共享导致数据异常

背景

近期在深入钻研Python语言，我认为掌握新语言的最佳途径是动手实践一个小项目，因此我决定开发一个简单的俄罗斯方块游戏。在编码过程中，我遇到了一个关于数据结构处理的棘手问题。

 def __init__(self, width = 10, height = 30):
  self.width, self.height = width, height
  self.board_size = [width, height]

为了记录游戏区域的状态，我采用了一个二维列表结构，其中代表单个格子，数值0表示空格，1表示有方块。显然，游戏初始化阶段需要将所有格子重置为0。查阅Python列表文档后，我发现可以使用这种语法快速生成指定长度的列表，于是顺理成章地写出了如下代码。

self.game_board = [[0] * height] * width

运行代码检查结果，生成的二维列表长宽符合预期，且所有元素均为0，表面看来一切正常，我便继续推进后续逻辑的开发。

问题

然而，在编写方块消除逻辑时出现了意外：测试场景中底部三行全为1，第四行中间为1其余为0，消除操作完成后理论上应剩余一个1下落至第一排。但实际测试显示，所有方块均被错误消除。起初我怀疑是消除算法有误，但在每一步骤中监控的状态后发现，只要某一行中有一个元素被修改为1，整行的所有元素都会同步变为1。

解决

我很快意识到这是由列表对象的引用机制引起的。生成了一个长度为height且内容全为0的列表，由于0是整数（基础数据类型），这种用法本身没有问题。但当对该列表执行操作时，Python并未创建width个独立的列表对象，而是创建了width个指向同一个内部列表的引用。因此，修改其中任意一个子列表，所有子列表都会表现出相同的更改。

查阅Python官方文档后，我将代码修正为：

self.game_board = [([0] * height) for i in range(width)]

重新测试，问题得到解决。

创建二维数组的办法

直接创建法

test = [0, 0, 0], [0, 0, 0], [0, 0, 0]]

这种方法简单直接，但代码冗长繁琐，通常不推荐使用。

列表生成式法

test = [[0 for i in range(m)] for j in range(n)]

熟练掌握列表生成式，对长期编程工作大有裨益。

使用模块numpy创建

import numpy as np
test = np.zeros((m, n), dtype=np.int)

总结

这其实是一个基础概念问题，源于对Python中运算符的理解不足，误以为它会对对象进行深拷贝。可能由于前端开发经验较多，对底层数据结构的变化不够敏感，今后仍需加强相关练习。

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