Pythonの浅いコピー（シャローコピー）と深いコピー（ディープコピー）の徹底解説

Pythonにはcopyという標準モジュールが用意されており、これを使うことで「浅いコピー（シャローコピー）」と「深いコピー（ディープコピー）」を実現できます。

まず押さえておきたい重要なポイントとして、Pythonでは代入文（=）はオブジェクトそのものをコピーしません。代入はターゲット変数と元オブジェクトの間に参照（バインディング）を作るだけです。つまり、別の変数に代入しても、実体は同じオブジェクトを指しているため、片方を変更するともう片方にも影響が及びます。

copyモジュールを使うには、以下のようにインポートします。

import copy

copy.copy(x)：浅いコピー（シャローコピー）

このメソッドは、オブジェクトxの浅いコピーを作成します。浅いコピーでは、元オブジェクトへの参照が新しいオブジェクトに複製されます。コピー先の入れ物自体は新しく作られますが、内部の要素まではコピーされません。そのため、コピーしたオブジェクト内の要素を変更すると、元オブジェクトの内容も一緒に変わってしまいます。

copy.deepcopy(x)：深いコピー（ディープコピー）

このメソッドは、オブジェクトxの深いコピーを作成します。深いコピーでは、元オブジェクトからデータを取り出して、完全に独立した新しいオブジェクトが生成されます。そのため、コピー先のオブジェクトを変更しても、元オブジェクトは一切影響を受けません。

サンプルコード

import copy
my_mat = [[11,22,33],[44,55,66],[11,22,33]]
print('Matrix Before Updation: ' + str(my_mat))

# 浅いコピーを作成し、コピー先の要素を更新
new_mat = copy.copy(my_mat)
new_mat[2][0] = 77
new_mat[2][1] = 88
new_mat[2][2] = 99
print('Matrix After Updation: ' + str(my_mat))  # 元の行列も更新される

my_mat = [[11,22,33],[44,55,66],[11,22,33]]
new_mat_deep = copy.deepcopy(my_mat)
print('\nMatrix Before Updation: ' + str(my_mat))

# 深いコピーを作成し、コピー先の要素を更新
new_mat_deep[2][0] = 77
new_mat_deep[2][1] = 88
new_mat_deep[2][2] = 99
print('Matrix After Updation: ' + str(my_mat))  # 元の行列は変更されない
print('New Matrix: ' + str(new_mat_deep))       # 新しい行列のみ更新される

実行結果

Matrix Before Updation: [[11, 22, 33], [44, 55, 66], [11, 22, 33]]
Matrix After Updation: [[11, 22, 33], [44, 55, 66], [77, 88, 99]]

Matrix Before Updation: [[11, 22, 33], [44, 55, 66], [11, 22, 33]]
Matrix After Updation: [[11, 22, 33], [44, 55, 66], [11, 22, 33]]
New Matrix: [[11, 22, 33], [44, 55, 66], [77, 88, 99]]

まとめ：使い分けのポイント

• copy.copy()（浅いコピー）：ネストされたリストなどの内部要素は共有されるため、コピー先の変更が元オブジェクトに波及します。メモリ効率を重視したい場合や、要素の共有が問題にならない場面に向いています。
• copy.deepcopy()（深いコピー）：全階層のデータが完全に複製されるため、元オブジェクトとは完全に独立します。安全にデータを編集したい場合や、入れ子構造を持つオブジェクトを扱う際に適しています。

特にリストの中にリストが入っているような多次元構造では、意図せず浅いコピーを使ってしまうとバグの原因になりやすいため、両者の違いをしっかり理解して使い分けることが大切です。