ループ中のnumpy配列の取り扱いがわかりません

Question

前提・実現したいこと

ループ中に1ループ前の値を保持するようなコードを書きたいと思っています。

前の値: [0] 今の値: [1]
前の値: [1] 今の値: [2]
前の値: [2] 今の値: [3]
前の値: [3] 今の値: [4]
前の値: [4] 今の値: [5]
前の値: [5] 今の値: [6]
前の値: [6] 今の値: [7]
前の値: [7] 今の値: [8]
前の値: [8] 今の値: [9]
前の値: [9] 今の値: [10]

こんな出力をするのが目標です。

発生している問題・エラーメッセージ

下記のコードだと下の様な結果になってしまい上手くいきません。

前の値: [0] 今の値: [1]
前の値: [2] 今の値: [2]
前の値: [3] 今の値: [3]
前の値: [4] 今の値: [4]
前の値: [5] 今の値: [5]
前の値: [6] 今の値: [6]
前の値: [7] 今の値: [7]
前の値: [8] 今の値: [8]
前の値: [9] 今の値: [9]
前の値: [10] 今の値: [10]

実際のプログラム上では多次元配列を取り扱います。
なぜこの様な結果になってしまうのでしょうか？
2ループ目以降は
self.temporary[0] += 1
と代入した時点でnowの値がtemporaryになっていたり
3ループ目以降は
self.temporary[0] += 1
と代入した時点でbeforeの値がtemporaryになっていたり
する様なのですがイマイチ理解できません。

該当のソースコード

import numpy as np
class myGame():

    
    def __init__(self):
 
        self.temporary = np.array([0])
        self.before = np.array([0])
        self.now = np.array([0])

    def step(self):

        self.temporary[0] += 1
        self.before = self.now
        self.now = self.temporary
        print("前の値:", self.before, "今の値:", self.now)
        
       #これは正しく動く
        """
        self.temporary[0] += 1

        self.before[0] = self.now[0]
        self.now[0] = self.temporary[0]
        print("前の値:", self.before, "今の値:", self.now)
        """

env = myGame()
for count in range(10):
    env.step()

Answer 1

（以下、言葉としては正しくないと思いますが、イメージとして解釈してください）
Pythonのイコールは代入というよりも参照に近いです。
そのため、例えば
self.before = self.now
の部分は、beforeとnowは同じメモリ空間を指します。
つまり、beforeを変えればnowも変わります。

Python+参照渡し/浅いコピー/深いコピーなどのキーワードで調べると良いと思います。

参考までに
https://qiita.com/Kaz_K/items/a3d619b9e670e689b6db
https://snowtree-injune.com/2018/07/17/post-565/

Comments

[nekohouse]

参考のページが非常に助かりました！なんとなく理解できました

Answer 2

pythonではリストや辞書などのように中にものを入れることのできるオブジェクトをコンテナオブジェクトと呼んでいます。numpyのndarrayもコンテナオブジェクトです。

self.before[0] = self.now[0]
はself.beforeという入れ物の中身を変えています。

self.before = self.now
はself.before入れ物自体を変えています。

詳しく説明すると以下ですが、わからなければ読み飛ばしてください。
pythonのオブジェクトがなんであるかはid関数でわかります。

>>> class C:
...     pass
...
>>> self = C()
>>> self.temporary = np.array([0])
>>> self.before = np.array([0])
>>> self.now = np.array([0])
>>> print(id(self.temporary))
1390125598240
>>> print(id(self.before))
1390125641440
>>> print(id(self.now))
1390125678304
>>> self.before[0] = self.now[0]
>>> print(id(self.before))
1390125641440
>>> self.before = self.now
>>> print(id(self.before))
1390125678304

self.before[0] = self.now[0]を実行する前と後で
id(self.before)は1390125641440で変わっていませんが、
self.before = self.nowを実行したとでは
id(self.before)は1390125678304に代わっています。
1390125678304はid(self.now)ですね。

Comments

[nekohouse]

id関数勉強になりました！