python中的矩阵加法

问题描述

我正在尝试编写简单的函数，该函数将返回两个矩阵的总和（嵌套列表）。我不明白为什么下面的代码无法按预期工作。请注意，所有打印步骤都可以，但是最后的结果却不正确。

代码：

matrix_a = [[1,2,4],[0,1,3],[2,8]]
matrix_b = [[0,3,1],[5,4,2],[8,6]]

rows = len(matrix_a)
columns = len(matrix_a[0])
result = [[0] * columns] * rows
for x in range(rows):
 for y in range(columns):
   result[x][y] = matrix_a[x][y] + matrix_b[x][y]
   print(f'[{x}][{y}]: {matrix_a[x][y]} + {matrix_b[x][y]} = {result[x][y]}')
print(result)

输出：

[0][0]: 1 + 0 = 1
[0][1]: 2 + 3 = 5
[0][2]: 4 + 1 = 5
[1][0]: 0 + 5 = 5
[1][1]: 1 + 4 = 5
[1][2]: 3 + 2 = 5
[2][0]: 2 + 8 = 10
[2][1]: 2 + 2 = 4
[2][2]: 8 + 6 = 14
[[10,14],[10,14]]

您能告诉我如何解决它，对我来说更重要的是，为什么最后一行被复制了三遍？

解决方法

执行[[0] * columns] * rows时，您将创建一个包含3个引用的列表。

它等效于以下代码：

a = [0,0]      # a = [0] * columns
result = [a,a,a] # result = [a] * rows

因此，当您执行result[0]，result[1]和result[2]时，实际上是指与a相同的基础内存。由于它们都引用同一个对象，因此当您执行最后三行时

[2][0]: 2 + 8 = 10
[2][1]: 2 + 2 = 4
[2][2]: 8 + 6 = 14

您实际上是在修改同一基础实体a（在我们的示例中）。

如果要以编程方式分配结果数组，则必须这样做

result = [[0] * columns for _ in range(rows)]

附录： 现在，您可能会问为什么[0] * columns没有显示相同的行为，即。您的整个结果为什么不排列值14。这与Python管理底层内存的方式有关，它与数据类型是否可微复制（例如原语）以及数据类型是否不可变（例如元组vs列表）有很大关系。

,

问题是您初始化结果的方式，

[[0] * columns] * rows] # results in reference being same,

上面发生的事情是您正在创建单个数组[0，0，0]并对其进行3次引用。

将其更改为

[[0] * columns] for _ in range(rows)]. # separate lists would be created.

,

matrix_a = [[1,2,4],[0,1,3],[2,8]]
    matrix_b = [[0,3,1],[5,4,2],[8,6]]
    
    result = []
    for row in range(len(matrix_a)):
        x = []
        for col in range(len(matrix_a[row])):
            summed_row_array = matrix_a[row][col] + matrix_b[row][col]
            x.append(summed_row_array)
    
        result.append(x)
    
    
    print(result)