if文で関数が使われたとき、その関数の引数は変化させたくない

Question

①引数に設定したリストの要素を全部2倍にする関数を作ります。
if文でその関数を用いたいですが、引数にしたリストはそのままにしたいのです。

具体例をあげます。

a = [1,2,3]

def twice(ls): #リストの要素を全部2倍にする関数
    for i in range(len(ls)):
        ls[i]=2*ls[i]
    return ls

if twice(a)==[2,4,6]:
    print("OK")

print("a =",a)

【期待する出力】

OK
a = [1,2,3]

【結果】

OK
a = [2,4,6]

リストaが2倍になってしまいました。aは[1,2,3]のままでいてほしいのです。後でまた使うので。
確かにif文でtwiceをaに使いました。しかしこれは「仮にaにtwiceを適用したら...」の意味ではないのでしょうか。
実際にはaは2倍にならないという認識でした。どこが間違っているのか教えてください。

②コードが不細工になることを承知でaを別の場所に退避させるようにコードを変えました。

a = [1,2,3]
original_a = a #aを別の変数に逃がした

def twice(ls): 
    for i in range(len(ls)):
        ls[i]=2*ls[i]
    return ls

if twice(a)==[2,4,6]:
    print("OK")

a = original_a #上で逃がしたaを呼び戻した
print("a =",a)
print("original_a"=original_a)

【結果】

OK
a = [2, 4, 6]
original_a = [2, 4, 6]

やっぱりaはtwiceされました。なんならoriginal_aも2倍にされました。
どこでoriginal_aにtwiceがかかったのでしょう...？コード内でoriginal_aには何も変更を加えていないはずです。

【教えてほしいことまとめ】
①で、期待する出力を出す方法
②で、original_aが2倍にされた理由

宜しくお願い致します。

Answer 1

とりあえず回避法から。

新しくリストを作って返す方法

def twice(ls):
    ret = []
    for e in ls:
        ret.append(2*e)
    return ret

新しくリストを作って返す方法(内包表記)

def twice(ls):
    return [2*e for e in ls]

リストのコピーを作る方法

def twice(ls):
    ret = ls[:]
    for i in range(len(ret)):
        ret[i] *= 2
    return ret

なぜ、元の方法だと上手くいかないか？

Pythonは、変数にオブジェクトの参照値を束縛します。
参照値をコピーしても、参照先は変わりません。よって、要素が共有されます。

参考：Qiita - pythonでのリストの要素の変更とリストのコピー

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「仮にaにtwiceを適用したら...」の意味ではないのでしょうか。

仮に、という意味は含まれないですね。
このように、副作用がある(引数に影響を及ぼす)ような関数は慎重に取り扱わねばなりません。

Comments

[Sigma1630]

理解しました、ありがとうございます！
また参考に頂いたリンクは要勉強項目ですね。浅いコピーとか深いコピーとか、言葉は聞いたことがありますが、実際に書いてみて意味がわかった気がします。

[Sigma1630]

頂いたリンクの浅い・深いのコピーに関して追加で教えていただきたいです。

深いコピーは浅いコピーの上位互換な感じを受けますが、浅いコピーをあえて使う理由はなんですか？

[LouiS0616]

浅いコピーの方が処理が軽く、メモリを圧迫しません。
ですので、深いコピーを要するときを除いては浅いコピーの方が便利なのです。

また、例えばpythonのリストは自分自身を要素として持つことができます。
コピーが延々と循環してしまうため、これの深いコピーを作ることはできません。
(copy.deepcopyは、既にコピーしたオブジェクトを記憶することでこの問題を回避しているようです。)

[Sigma1630]

早急のご回答ありがとうございます！