あるクラスに属する変数を、他の異なるクラスからも変更したい

Question

やりたいこと

以下の二つのクラスがあったとします

class Environment:
    def __init__(self, width, depth):
        self.Env = [[0 for w in range(width)] for d in range(depth)]
        self.updater = Updater(self)

    def getEnv(self):
        return self.Env

class Updater:
    def __init__(self, Environment):
        self.Env = Environment.Env
    
    def changeEnv(self, width, depth):
        self.Env = [[1 for w in range(width)] for d in range(depth)]

このとき、二次元配列EnvをEnvironmentにてただひとつだけ用意し、Updaterなどの別クラスからアクセス、変更可能にしたいのですが、実際は

my_env = Environment(5, 5)
my_env.getEnv()
my_emv.updater.changeEnv(10, 10)
my_env.getEnv()

としても１回目のgetEnv()と２回目のgetEev()は同じ結果を返し、変更が反映されません。
このとき

my_env.updater.Env

では変更が反映されているのですが、もうこのEnvとEnvironmentのEnvは別物になってしまっています。

本当はここで新たなEnvが生まれるのではなく、EnvironmentのEnvが変更されるようにしたいのです。

どうすれば良いでしょうか？
皆様この初心者にご教授くださいませ
よろしくお願い致します

Answer 1

１回目のgetEnv()と２回目のgetEev()は同じ結果を返し、変更が反映されません。

いえ、変更が反映されますけれど... ところどころ小さなバグは直してます。

class Environment:
    def __init__(self, width, depth):
        self.Env = [[0 for w in range(width)] for d in range(depth)]
        self.updater = Updater(self)

    def getEnv(self):
        return self.Env

class Updater:
    def __init__(self, Environment):
        self.Env = Environment.Env

    def changeEnv(self, num):
        self.Env[0][0] = num


my_env = Environment(5, 5)
print(my_env.getEnv())
my_env.updater.changeEnv(10)
print(my_env.getEnv())

実行結果 Wandbox

[[0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0]]
[[10, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0]]

ひょっとしたら

ハマるとすれば、『Envに再代入してしまった場合』です。

class Environment:
    def __init__(self, width, depth):
        self.Env = [[0 for w in range(width)] for d in range(depth)]
        self.updater = Updater(self)

    def getEnv(self):
        return self.Env

class Updater:
    def __init__(self, Environment):
        self.Env = Environment.Env

    def swapEnv(self, new_env):
        self.Env = new_env


my_env = Environment(5, 5)
print(my_env.getEnv() is my_env.updater.Env)

my_env.updater.swapEnv([1, 2, 3])
print(my_env.getEnv())
print(my_env.updater.Env)

print(my_env.getEnv() is my_env.updater.Env)

実行結果 Wandbox

True
[[0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0]]
[1, 2, 3]
False

こっちでしょうか？

質問編集を受けて

UpdaterインスタンスがEnvironmentインスタンスを直接保持するように

こういうことです。

class Environment:
    def __init__(self, width, depth):
        self.Env = [[0 for w in range(width)] for d in range(depth)]
        self.updater = Updater(self)

    def getEnv(self):
        return self.Env

class Updater:
    def __init__(self, Environment):
        self.Environment = Environment

    def changeEnv(self, width, depth):
        self.Environment.Env = [[1 for w in range(width)] for d in range(depth)]
        
my_env = Environment(5, 5)
print(my_env.getEnv())
my_env.updater.changeEnv(10, 10)
print(my_env.getEnv())

実行結果 Wandbox

[[0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0], [0, 0, 0, 0, 0]]
[[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1], [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]]

EnvironmentクラスがEnv属性を持ってしまっているのが問題をややこしくしているような。

Comments

[anytimeanywhere]

ごめんなさい、スマホから問題を思い出しながら中途半端に質問してしまったため、間違いがありました。
LouiS0616様が訂正してくださった通り
Updaterのなかで
def changeEnv():
self.Env = #たとえば全要素を1にする
のように再代入していることによる問題です。

[anytimeanywhere]

どうすればUpdaterから自由にEnvironmentのEnvを変更できるでしょうか？
前のEnvを捨てて新しいものをEnvに設定し直す
def setEnv(env):
self.Env = env
をEnvironmentにて定義し、それをUpdaterから呼び出す形で変更するべきでしょうか？

[LouiS0616]

それが一番素直な方法かと思います。
あるいは、UpdaterインスタンスがEnvironmentインスタンスを直接保持するようにすれば良いです。

[anytimeanywhere]

回答ありがとうございます。
もしよろしければ二つ目の方法についてもう少し詳しく教えてくださいませんか？
直接の意味がわかっておりません

[anytimeanywhere]

self.Env = Environment.Env (別インスタンスから変数の取得)
としてのself.Envへの再代入では、新しいオブジェクトになってしまうが、self.Environment = Environment (別インスタンスそのものの取得)
としself.Environment.Env (別インスタンスの変数; not このインスタンスの、もとは別インスタンスから取得した変数)への代入では新しいオブジェクトは作られない

[anytimeanywhere]

という理解で間違いないでしょうか？

[anytimeanywhere]

確かにこの属性の命名は今後拡張時にも混乱を招きそうです...

[LouiS0616]

> という理解で間違いないでしょうか？

いえ、どちらの方法でも新規でオブジェクトが作られますよ。
Pythonの変数が保持しているのは『参照値』と呼ばれる値で、これが書き換えられるかどうかで元のデータへの影響が異なります。

l1 = [1, 2, 3]
l2 = l1
l2[0] = 10
print(l1, l2) # [10, 2, 3] [10, 2, 3]
l2 = [0]
print(l1, l2) # [10, 2, 3] [0]

この挙動は理解できますか？

[anytimeanywhere]

はい(完璧な理解ではないと思いますが、挙動に不信は抱きません)
上のようなindex指定での代入は、indexがl1のものなので、l1,l2ともに変更され、下のような再代入では、l2だけが変更されます

[LouiS0616]

それでは、こちらはどうでしょう。似たようなコードですが。

class Spam:
...def __init__(self):
......self.val = 42

spam = Spam()

spam.val = 10
print(spam.val) # 10

v = spam.val
v = -1
print(spam.val) # 10

註：空白をドットで代替しています。

[anytimeanywhere]

これはvに再代入したパターンではないでしょうか
print(v) #-1

[LouiS0616]

そうですね。
Environment.Envへの代入と、
Env = Environment.Env をしてから Envへ代入することはこれくらいの違いがあるということです。

[anytimeanywhere]

大変よくわかりました。
遅くまでお付き合いいただきありがとうございました。
最後にひとつだけ質問があるのですが、
なぜEnv = Environment.Envをしたとき再代入によって新しいオブジェクトが作られる必要があるのでしょうか？

[LouiS0616]

あれ、ひょっとしたら何か齟齬があったかもしれません。
Env = Environment.Envをしたときに新しいオブジェクトは作られないです。

[LouiS0616]

ここらへんの話はC言語を勉強しておくと腑に落ちやすいです。
いわゆる『ポインタのポインタ』に関連する話です。

[anytimeanywhere]

Env = Eevironment.Env
ののち
Env = 5
などとしたときに
Env is Environment.Env
がFalseになるということでした

[anytimeanywhere]

すべての道はなんとやらということですか。
素晴らしい回答者様のおかげで一歩進めました。
C言語を通じて言語設計の妙についても学んで行けたらいいなと思います。
今回は本当にありがとうございました。

[LouiS0616]

『新しいオブジェクトが作られる』というより、『参照値が書き換わる』がより適切ですかね。
前者の場合コンストラクタが走るイメージがどうしてもあるので。

A = B
A = C したときは、A is B がFalseになりますが、

A = B
A.a = c したときは、A is B はTrueのままです。

---
すべての道はなんとやら、そのとおりです。頑張ってくださいね。
喜んで頂けて光栄です。

[anytimeanywhere]

最後まで常に分かり易くしてくださり理解することができました。
回答者様の経験と能力の高さに脱帽です。
頑張ります！
ありがとうございました