2차원 배열의 요소를 동일한 요소로 초기화 할 때 주의할 점

문제 정의

바로 배열의 초기화와 요소 변경에 대한 문제입니다.

저는 2차원 배열을 동일한 요소로 파이썬 배열을 초기화 하는데 이런 식으로 초기화를 진행했습니다.

two_arr = [[False] * 2] * 5

이렇게 한 후 출력 결과를 살펴보면

[
  [False, False], 
  [False, False], 
  [False, False], 
  [False, False], 
  [False, False]
]

위와 같이 2*5 형태의 False 리스트 출력결과가 나오는 것을 볼 수 있습니다.

제가 의도한 대로 잘 초기화가 되었군요!

하지만 여기서 특정 배열의 요소를 바꾸어 보겠습니다.

two_arr[0][0] = True

저는 아래와 같이 첫번째 배열의 요소인 False가 True로 바뀌는 것을 기대했습니다.

[
  [True, False], 
  [False, False], 
  [False, False], 
  [False, False], 
  [False, False]
]

하지만 실제로 출력해보면 이런 결과가 나오는 것을 볼 수 있습니다.

[
  [True, False], 
  [True, False], 
  [True, False], 
  [True, False], 
  [True, False]
]

분명 [0][0]을 변경했는데 각 요소의 0번째 요소가 같은 영향을 받았군요. 무슨 일일까요?

문제는 동일한 요소를 갖는 파이썬 배열을 선언할 때의 곱셈연산(*)에 있습니다.

곱셈연산을 통해 특정 요소를 복사할 때 1차원 배열, 즉 [False] * 2와 같은 경우, False 라는 값을 2번 복사하여 리스트에 넣으라는 것이기 때문에 정상적으로 복사가 됩니다.

복사하는 대상이 리스트가 아닌 False라는 값이기 때문이죠. 결과로는 [False, False]과 같은 리스트가 형성됩니다.

다만 문제는 두번째에서 발생합니다. [[False] * 2] * 5 아래의 코드와 같이 선언된 배열([False * 2])을 다시 복사하는 과정에서 문제가 생깁니다.

[[False] * 2]와 같은 리스트 인스턴스는 값이 아니라 주소이기 때문이죠.

이해가 되시나요? 결국 저는 [False, False] 리스트의 주소를 5번 복사하라는 명령을 한 것과 같습니다.

더욱 쉽게 말하면 [False, False]가 담긴 주소를 5번 복사한 것이죠. 따라서 각 열의 주소는 요소를 각각 공유하고 있기 때문에 특정 줄의 한 부분만 바꿔도 전체 줄의 한 부분이 바뀐 것처럼 행동하게 됩니다.

그래서 실제로 의도한 바와 같이 배열을 초기화하기 위해서는 for문을 통해 배열을 직접 초기화해주어야 합니다. for문을 돌며 [False, False]가 호출되는 시점이 모두 다르기에 주소가 각각 다르게 할당되기 떄문입니다.

이를 해결하기 위해서는 이렇게 append() 함수를 통해서 추가해주거나,

two_arr = []
for _ in range(5):
  two_arr.append([False] * 2)

좀 더 코드를 깔끔하게 쓰고 싶다면 아래와 같이 리스트 컴프리핸션(list_comprehension)을 사용하여 코드를 깔끔히 할 수 있습니다.

two_arr= [[False] * 2 for _ in range(5)]

이후 출력값을 비교해보면 의도한 대로 잘 나오는 것을 볼 수 있습니다.

[
    [True, False], 
    [False, False], 
    [False, False], 
    [False, False], 
    [False, False]
]

이번 코딩테스트를 통해 내가 알고 있는 것이라도 다시 한번 크로스체크하는 것이 중요하다는 생각이 들었어요. 중요한 로직은 전부 구현은 했는데, 이런 곳에서 에러가 있을 줄이야.. :(
리스트 변수는 객체이기 때문에 primitive type 변수와 다르게 주소값을 갖고 있다는 점. 포스팅을 보고 계시다면 여러분도 꼭 기억하셔서 저와 같은 실수를 하지 않으시길 바랍니다!