この記事では、Pythonの辞書（dictionary）における「ディープコピー」と「シャローコピー」について解説します。実際のコード例を用いながら、これらの違いと使い道、注意点についても詳しく説明します。また、応用例も3つ以上紹介するので、実務やプロジェクトで役立つ知識が得られるでしょう。
基本的なコピーの概念
Pythonにおいて、辞書のコピーは一見簡単に見えますが、ディープコピーとシャローコピーとで挙動が大きく異なります。特に、辞書の値がリストや辞書などの可変型である場合には、この違いが顕著になります。
シャローコピーとは
シャローコピーは、辞書の一番上のレイヤーだけを新しい辞書にコピーします。元の辞書に含まれる内部の辞書やリストは、新しい辞書でも参照が共有されます。
ディープコピーとは
ディープコピーは、辞書のすべてのレイヤーを新しい辞書にコピーします。これにより、元の辞書とは完全に独立した新しい辞書が作成されます。
シャローコピーの基本的な方法
Pythonの`dict`型には`copy`メソッドが用意されているので、それを使いましょう。
original_dict = {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
# シャローコピー
shallow_copied_dict = original_dict.copy()
print(shallow_copied_dict) # 出力: {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
シャローコピーの挙動
シャローコピーでコピーされた辞書で値を変更すると、元の辞書の値も影響を受ける場合があります。
# シャローコピーでコピーされた辞書のリストを変更
shallow_copied_dict['b'].append(4)
print(original_dict) # 出力: {'a': 1, 'b': [1, 2, 3, 4]}
ディープコピーの基本的な方法
Pythonの`copy`モジュールの`deepcopy`関数を使用します。
from copy import deepcopy
# ディープコピー
deep_copied_dict = deepcopy(original_dict)
print(deep_copied_dict) # 出力: {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
ディープコピーの挙動
ディープコピーでコピーされた辞書で値を変更しても、元の辞書は影響を受けません。
# ディープコピーでコピーされた辞書のリストを変更
deep_copied_dict['b'].append(4)
print(original_dict) # 出力: {'a': 1, 'b': [1, 2, 3]}
応用例
応用例1: 設定ファイルの管理
ディープコピーは、設定ファイルをテンプレートとして複数生成する際に有用です。
config_template = {'host': 'localhost', 'options': {'port': 80}}
# ディープコピーで設定ファイルを生成
config1 = deepcopy(config_template)
config1['options']['port'] = 8080
config2 = deepcopy(config_template)
config2['host'] = '192.168.1.1'
print(config_template) # 変更なし
print(config1) # ポート番号が変更されている
print(config2) # ホストが変更されている
応用例2: オブジェクトの
初期化
オブジェクトの状態をリセットする際にもディープコピーが役立ちます。
initial_state = {'count': 0, 'data': []}
# 状態をリセット
current_state = deepcopy(initial_state)
応用例3: 一時的なデータのバックアップ
一時的なデータの変更を行いたいが、元に戻す可能性も考慮する場合、ディープコピーでバックアップを取ります。
temp_data = {'records': [1, 2, 3]}
# バックアップを取る
backup_data = deepcopy(temp_data)
# 一時的な変更を行う
temp_data['records'].append(4)
# 必要に応じてバックアップから復元
temp_data = deepcopy(backup_data)
まとめ
Pythonの辞書におけるディープコピーとシャローコピーは、それぞれ異なる挙動と用途があります。シャローコピーは表面的なコピーで、ディープコピーは完全なコピーです。応用例もいくつか紹介しましたので、適切なコピーの方法を選ぶ際の参考にしてください。
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