小白的Python 学习笔记（七）神奇宝藏 Collections

神奇的collections

你们好，今天想简单总结一下Python里一个很是棒的模快：Collections

该模块实现了专门的容器数据类型，为Python的通用内置容器提供了替代方案，若是对源码感兴趣的朋友们能够在 Lib/collections/init.py 路径下找到

基于我目前的学习经验，如下几种类型用的不少：

名称	简单解释
defaultdict	dict子类调用工厂函数来提供缺失值
counter	用于计算可哈希对象的dict子类
deque	相似于列表的容器，能够从两端操做
namedtuple	用于建立具备命名字段的tuple子类的工厂函数
OrderedDict	记录输入顺序的dict

若是你和我同样也是小白，看到什么工厂函数，可哈希对象，容器这些词汇不要慌，我第一次看是懵逼并直接跳过的，然然后来发现根本不须要太理解，若是你们感兴趣能够本身去查询，我主要经过大量实例来一个个理解

defaultdict

基础概念

“defaultdict”是在名为“collections”的模块中定义的容器。它须要一个函数（默认工厂）做为其参数。默认状况下设置为“int”，即0.若是键不存在则为defaultdict，并返回且显示默认值。

我用人话解释一下: 其实就是一个查不到key值时不会报错的dict

应用实例

首先咱们来看一个用正常dict的例子，若是咱们建立了一个叫person的字典，里面存储的key值为name，age，若是这时候尝试调用person['city']，会抛出KeyError错误，由于没有city这个键值：

person = {'name':'xiaobai','age':18}
print ("The value of key 'name' is : ",person['name'])
print ("The value of key 'city' is : ",person['city'])

Out: The value of key  'name' is :  xiaobai
Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\E560\Desktop\test.py", line 17, in <module>
    print ("The value of key 'city' is : ",person['city'])
KeyError: 'city'

复制代码

如今若是咱们用defaultdict再试试呢？

from collections import defaultdict
person = defaultdict(lambda : 'Key Not found') # 初始默认全部key对应的value均为‘Key Not Found’

person['name'] = 'xiaobai'
person['age'] = 18

print ("The value of key 'name' is : ",person['name'])
print ("The value of key 'adress' is : ",person['city'])

Out：The value of key  'name' is :  xiaobai
     The value of key  'adress' is :  Key Not found
复制代码

此次没有问题了，其实最根本的缘由在于当咱们建立defaultdict时，首先传递的参数是全部key的默认value值，以后咱们添加name，age进去的时候才会有所改变，当咱们最终查询时，若是key存在，那就输出对应的value值，若是不存在，就会输出咱们事先规定好的值‘Key Not Found’

除此以外，由于咱们在建立defaultdict时，传参为全部key默认value值，所以利用这一特性，咱们还能够实现其余功能,好比：

from collections import defaultdict
d = defaultdict(list)
d['person'].append("xiaobai")
d['city'].append("paris")
d['person'].append("student")

for i in d.items():
    print(i)

Out: ('person', ['xiaobai', 'student'])
     ('city', ['paris'])

复制代码

一个道理，咱们默认全部key对应的是一个list，天然就能够在赋值时使用list的append方法了。再好比下面这个例子：

from collections import defaultdict
food = (
    ('jack', 'milk'),
    ('Ann', 'fruits'),
    ('Arham', 'ham'),
    ('Ann', 'soda'),
    ('jack', 'dumplings'),
    ('Ahmed', 'fried chicken'),
)

favourite_food = defaultdict(list)

for n, f in food:
    favourite_food[n].append(f)

print(favourite_food)

Out：defaultdict(<class 'list'>, 
{'jack': ['milk', 'dumplings'], 
'Ann': ['fruits', 'soda'], 
'Arham': ['ham'], 
'Ahmed': ['fried chicken']})
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道理和上面差很少，这里你们能够本身拓展，展开想象，相信可能在某个时刻必定能够用的上defaultdict

counter

基础概念

Counter是dict的子类。所以，它是一个无序集合，其中元素及其各自的计数存储为字典。这至关于其余语言的bag或multiset。

个人理解就是一个计数器，返回一个字典，key就是出现的元素，value就是该元素出现的次数

应用实例

计数器没啥可说的，还能干啥，计数呗！

from collections import Counter
#计数list
count_list = Counter(['B','B','A','B','C','A','B','B','A','C'])  
print (count_list)

#计数tuple
count_tuple = Counter((2,2,2,3,1,3,1,1,1))  
print(count_tuple)

Out：Counter({'B': 5, 'A': 3, 'C': 2})
     Counter({1: 4, 2: 3, 3: 2})
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Counter通常不会用于dict和Set的计数，由于dict的key是惟一的，而Set自己就不能有重复元素

如今咱们也能够直接把在defaultdict例子中用过food元组拿来计数：

from collections import Counter
food = (
    ('jack', 'milk'),
    ('Ann', 'fruits'),
    ('Arham', 'ham'),
    ('Ann', 'soda'),
    ('jack', 'dumplings'),
    ('Ahmed', 'fried chicken'),
)

favourite_food_count = Counter(n for n,f in food)  #统计name出现的次数
print(favourite_food_count)

Out: Counter({'jack': 2, 'Ann': 2, 'Arham': 1, 'Ahmed': 1})

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deque

基础概念

在咱们须要在容器两端的更快的添加和移除元素的状况下，可使用deque. 个人我的理解是deque就是一个能够两头操做的容器，相似list但比列表速度更快

应用实例

deque的方法有不少，不少操做和list相似，也支持切片

from collections import deque
d = deque()
d.append(1)
d.append(2)
d.append(3)

print(len(d))
print(d[0])
print(d[-1])

Out: 3
     1
     3
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deque最大的特色在于咱们能够从两端操做：

d = deque([i for i in range(5)])
print(len(d))
# Output: 5

d.popleft()   # 删除并返回最左端的元素
# Output: 0

d.pop()       # 删除并返回最右端的元素
# Output: 4

print(d)
# Output: deque([1, 2, 3])

d.append(100)  # 从最右端添加元素

d.appendleft(-100) # 从最左端添加元素

print(d)
# Output: deque([-100, 1, 2, 3, 100])

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除了这些deque的方法实在太多了，好比我再举几个经常使用的例子，首先咱们定义一个deque时能够规定它的最大长度，deque和list同样也支持extend方法，方便列表拼接，可是deque提供双向操做：

from collections import deque
d = deque([1,2,3,4,5], maxlen=9)  #设置总长度不变
d.extendleft([0])  # 从左端添加一个list
d.extend([6,7,8])   # 从右端拓展一个list
print(d)

Out：deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], maxlen=9)

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如今d已经有9个元素了，而咱们规定的maxlen=9，这个时候若是咱们从左边添加元素，会自动移除最右边的元素，反之也是同样：

d.append(100)
print(d)
d.appendleft(-100)
print(d)

Out: deque([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 100], maxlen=9)
     deque([-100, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8], maxlen=9)
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deque还有不少其余的用法，你们根据各自的须要去本身寻宝吧！

namedtuple

基础概念

名称元组。你们一看名字就会感受和tuple元组有关，没错，我认为它是元组的强化版 namedtuple能够将元组转换为方便的容器。使用namedtuple，咱们没必要使用整数索引来访问元组的成员。

我以为能够把namedtuple 视为 不可变的 字典

应用实例

首先，让咱们先回顾一下普通元组是如何访问成员的：

person = ('xiaobai', 18)
print(person[0])

Out：xiaobai
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如今咱们看看namedtuple（名称元组）的强大之处：

from collections import namedtuple

Person = namedtuple('Person', 'name age city')        # 相似于定义class
xiaobai = Person(name="xiaobai", age=18, city="paris") # 相似于新建对象
print(xiaobai)

Out：Person(name='xiaobai', age=18, city='paris')

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咱们建立namedtuple时很是像定义一个class，这里Person比如是类名，第二个参数就是namedtuple的值的名字了，我感受很像class里的属性，不过这里不用加逗号分离，下面让咱们看看如何访问namedtuple的成员：

print(xiaobai.name)
print(xiaobai.age)
print(xiaobai.city)

out：xiaobai
     18
     paris
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"爽啊，爽死了"，郭德纲看到这里不由赞叹

这种无限接近class调用属性的方式仍是很是不错的，在一些实际场景颇有用。 最后还有一点千万不要忘了，咱们不能修改namedtuple里的值：

xiaobai.name = 'laobai'
Out：Traceback (most recent call last):
  File "C:\Users\E560\Desktop\test.py", line 5, in <module>
    xiaobai.name = 'laobai'
AttributeError: can't set attribute 复制代码

OrderedDict

基础概念

“OrderedDict” 自己就是一个dict，可是它的特别之处在于会记录插入dict的key和value的顺序

应用实例

from collections import OrderedDict
d = {}
d['a'] = 1
d['b'] = 2
d['c'] = 3
d['d'] = 4
print(d)

Out:{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2, 'd': 4}

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你们能够看到，这是一个普通的dict，由于无序，即便咱们依次添加了a,b,c,d 四个键并赋予value，可是输出的顺序并不可控。OrderedDict的出现就是为了解决这个问题：

from collections import OrderedDict
d = OrderedDict()
d['a'] = 1
d['b'] = 2
d['c'] = 3
d['d'] = 4
print(d)

Out：OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3), ('d', 4)])

复制代码

这回输出时好多了，由于会自动记录插入的顺序，同理，若是咱们删除一个key, OrderedDict的顺序不会发生变化：

from collections import OrderedDict

print("Before deleting:\n")
od = OrderedDict()
od['a'] = 1
od['b'] = 2
od['c'] = 3
od['d'] = 4

for key, value in od.items():
    print(key, value)

print("\nAfter deleting:\n")
od.pop('c')
for key, value in od.items():
    print(key, value)

print("\nAfter re-inserting:\n")
od['c'] = 3
for key, value in od.items():
    print(key, value) 
    

Out：Before deleting:

    ('a', 1)
    ('b', 2)
    ('c', 3)
    ('d', 4)
    
    After deleting:
    
    ('a', 1)
    ('b', 2)
    ('d', 4)
    
    After re-inserting:
    
    ('a', 1)
    ('b', 2)
    ('d', 4)
    ('c', 3)
复制代码

总结

今天为你们简单介绍了collections的一些基础容器类型，包括：

容器类型	特色
defaultdict	找不到Key不会报错的dict
counter	计数器，key为出现的元素，value为该元素出现的次数
deque	一个能够双向操做的list
namedtuple	用于建立具备命名字段的tuple
OrderedDict	记录key输入顺序的dict

我以为把它们叫作宝藏感受仍是不过度的，由于这些容器在真实使用场景中很是有用，并且我发现不少教程不会提到，所以衷心但愿能够帮到你们，若是我哪里介绍有错误或者遗漏，但愿你们留言指出，让咱们一块儿进步！