Python中列表的传递与可变性
在python中，列表（list）是一种可变数据类型。这意味着一旦创建，其内容可以被修改，而无需创建新的列表对象。当列表作为函数参数传递时，python采用的是“按对象引用传递”（pass by object reference）机制。这意味着函数内部的参数变量（例如 nums1）和函数外部调用时传入的原始变量（例如 my_list）都指向内存中的同一个列表对象。因此，如果在函数内部对这个列表对象进行原地修改操作（如 append()、extend()、sort()、pop() 等），这些修改会直接影响到函数外部的原始列表。
然而，如果函数内部对参数变量进行了重赋值操作，例如 nums1 = some_new_list，那么情况就不同了。此时，函数内部的 nums1 不再指向原始列表对象，而是指向了一个新创建的列表对象。这切断了函数内部变量与外部原始变量之间的联系，后续对 nums1 的操作将仅影响这个新的局部列表，而不会影响到函数外部的原始列表。
问题剖析：为何重赋值导致外部变量未更新？
考虑以下用户提供的原始代码片段：
def merge_problematic(nums1: list[int], m: int, nums2: list[int], n: int) -> None:
"""
此函数试图原地修改 nums1，但因重赋值导致失败。
"""
if m + n == m: # 等价于 if n == 0:
nums1 = nums2 if m == 0 else nums1
else:
# 问题根源：以下两行代码创建了一个新的列表对象，并让局部变量 nums1 指向它。
# 此时，函数内部的 nums1 和外部传入的原始 nums1 已经不是同一个对象了。
nums1 = nums1[:m] # 1. 创建 nums1 前 m 个元素的新列表，并让局部 nums1 指向它
nums1.extend(nums2) # 2. 在这个新的局部列表上执行 extend 操作
print(f"函数内部（重赋值/扩展后） nums1: {nums1}")
nums1.sort() # 排序的是这个新的局部列表
print(f"函数内部（排序后） nums1: {nums1}")
# 示例演示问题
nums1_problem_demo = [1, 2, 3, 0, 0, 0]
m_problem_demo = 3
nums2_problem_demo = [2, 5, 6]
n_problem_demo = 3
print(f"调用前 nums1: {nums1_problem_demo}")
merge_problematic(nums1_problem_demo, m_problem_demo, nums2_problem_demo, n_problem_demo)
print(f"调用后 nums1 (外部): {nums1_problem_demo}") # 仍然是原始值 [1, 2, 3, 0, 0, 0]在这段代码中，问题的核心在于 else 分支中的 nums1 = nums1[:m] 和 nums1.extend(nums2)。
- nums1[:m] 操作会创建一个包含 nums1 前 m 个元素的新列表。
- nums1 = ... 这一行将函数内部的局部变量 nums1 重新指向了这个新创建的列表对象。
- 随后执行的 nums1.extend(nums2) 和 nums1.sort() 操作，都是作用于这个新创建的局部列表。 由于函数内部的 nums1 已经不再指向函数外部传入的原始列表对象，因此对这个局部列表的任何修改都不会反映到函数外部。当函数执行完毕，局部变量 nums1 被销毁，外部的 nums1_problem_demo 仍然保持其初始值。
解决方案：实现列表的原地修改
要实现列表的原地修改，关键在于避免对函数参数变量进行重赋值，而是直接操作它所指向的原始列表对象。常见的原地修改方法包括：
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- 使用列表的修改方法：如 extend()、append()、insert()、pop()、remove()、sort() 等。
- 使用切片赋值：list_var[:] = new_list_content 可以替换整个列表的内容，而不会改变 list_var 所指向的列表对象本身。
- 直接通过索引赋值：list_var[index] = value。
根据题目要求（将 nums2 合并到 nums1 并原地排序），且通常假定 nums1 预留了足够的空间（例如，m 个有效元素后跟着 n 个零），以下是两种常见的原地合并与排序方法：
方法一：先复制后排序（推荐，更符合常见场景）
这种方法首先将 nums2 的有效元素直接复制到 nums1 的预留空间中，然后对 nums1 进行原地排序。
def merge_in_place_correct(nums1: list[int], m: int, nums2: list[int], n: int) -> None:
"""
将 nums2 合并到 nums1 中，并对 nums1 进行原地排序。
假设 nums1 具有足够的空间 (m + n 个元素，其中后 n 个通常为 0)。
此函数不返回任何值，直接修改 nums1。
"""
# 1. 将 nums2 的元素复制到 nums1 的尾部（从索引 m 开始）
# 例如：nums1 = [1,2,3,0,0,0], m=3, nums2 = [2,5,6], n=3
# 循环后 nums1 变为 [1,2,3,2,5,6]
for i in range(n):
nums1[m + i] = nums2[i]
# 2. 对 nums1 的所有元素进行原地排序
# list.sort() 方法会直接修改列表本身，不返回新列表。
nums1.sort()
# 示例用法
print("\n--- 示例：正确原地合并与排序 ---")
nums1_example = [1, 2, 3, 0, 0, 0]
m_example = 3
nums2_example = [2, 5, 6]
n_example = 3
print(f"合并前 nums1: {nums1_example}, m: {m_example}")
print(f"合并前 nums2: {nums2_example}, n: {n_example 
