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淺析python內(nèi)置模塊collections

發(fā)布時間：2020-09-11 16:37:58 來源：腳本之家 閱讀：168 作者：uyuze95 欄目：開發(fā)技術(shù)

collections是Python內(nèi)建的一個集合模塊，提供了許多有用的集合類。

1、namedtuple

python提供了很多非常好用的基本類型，比如不可變類型tuple，我們可以輕松地用它來表示一個二元向量。

>>> v = (2,3)

我們發(fā)現(xiàn)，雖然(2,3)表示出了一個向量的兩個坐標，但是，如果沒有額外說明，又很難直接看出這個元組是用來表示一個坐標的。

為此定義一個class又小題大做了，這時，namedtuple就派上用場了。

>>> from collections import namedtuple
>>> Vector = namedtuple('Vector', ['x', 'y'])
>>> v = Vector(2,3)
>>> v.x
2
>>> v.y
3

namedtuple是一個函數(shù)，它用來創(chuàng)建一個自定義的tuple對象，并且規(guī)定了tuple元素的個數(shù)，并可以用屬性而不是索引來引用tuple的某個元素。

這樣一來，我們用namedtuple可以很方便地定義一種數(shù)據(jù)類型，它具備tuple的不變性，又可以根據(jù)屬性來引用，使用十分方便。

我們可以驗證創(chuàng)建的Vector對象的類型。

>>> type(v)
<class '__main__.Vector'>
>>> isinstance(v, Vector)
True
>>> isinstance(v, tuple)
True

類似的，如果要用坐標和半徑表示一個圓，也可以用namedtuple定義：

>>> Circle = namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])
# namedtuple('名稱', [‘屬性列表'])

2、deque

在數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中，我們知道隊列和堆棧是兩個非常重要的數(shù)據(jù)類型，一個先進先出，一個后進先出。在python中，使用list存儲數(shù)據(jù)時，按索引訪問元素很快，但是插入和刪除元素就很慢了，因為list是線性存儲，數(shù)據(jù)量大的時候，插入和刪除效率很低。

deque是為了高效實現(xiàn)插入和刪除操作的雙向鏈表結(jié)構(gòu)，非常適合實現(xiàn)隊列和堆棧這樣的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

>>> from collections import deque
>>> deq = deque([1, 2, 3])
>>> deq.append(4)
>>> deq
deque([1, 2, 3, 4])
>>> deq.appendleft(5)
>>> deq
deque([5, 1, 2, 3, 4])
>>> deq.pop()
4
>>> deq.popleft()
5
>>> deq
deque([1, 2, 3])

deque除了實現(xiàn)list的append()和pop()外，還支持appendleft()和popleft()，這樣就可以非常高效地往頭部添加或刪除元素。

3、defaultdict

使用dict字典類型時，如果引用的key不存在，就會拋出KeyError。如果希望Key不存在時，返回一個默認值，就可以用defaultdict。

>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(lambda: 'defaultvalue')
>>> dd['key1'] = 'a'
>>> dd['key1']
'a'
>>> dd['key2'] # key2未定義，返回默認值
'defaultvalue'

注意默認值是調(diào)用函數(shù)返回的，而函數(shù)在創(chuàng)建defaultdict對象時傳入。

除了在Key不存在時返回默認值，defaultdict的其他行為跟dict是完全一樣的。

4、OrderedDict

使用dict時，key是無序的。在對dict做迭代時，我們無法確定key的順序。

但是如果想要保持key的順序，可以用OrderedDict。

>>> from collections import OrderedDict
>>> d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>> d # dict的Key是無序的
{'a': 1, 'c': 3, 'b': 2}
>>> od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>> od # OrderedDict的Key是有序的
OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

注意，OrderedDict的key會按照插入的順序排列，不是key本身排序

>>> od = OrderedDict()
>>> od['z'] = 1
>>> od['y'] = 2
>>> od['x'] = 3
>>> list(od.keys()) # 按照插入的Key的順序返回
['z', 'y', 'x']

OrderedDict可以實現(xiàn)一個FIFO（先進先出）的dict，當容量超出限制時，先刪除最早添加的key。

from collections import OrderedDict
class LastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):
  def __init__(self, capacity):
    super(LastUpdatedOrderedDict, self).__init__()
    self._capacity = capacity
  def __setitem__(self, key, value):
    containsKey = 1 if key in self else 0
    if len(self) - containsKey >= self._capacity:
      last = self.popitem(last=False)
      print('remove:', last)
    if containsKey:
      del self[key]
      print('set:', (key, value))
    else:
      print('add:', (key, value))
    OrderedDict.__setitem__(self, key, value)

5、ChainMap

ChainMap可以把一組dict串起來并組成一個邏輯上的dict。ChainMap本身也是一個dict，但是查找的時候，會按照順序在內(nèi)部的dict依次查找。

什么時候使用ChainMap最合適？舉個例子：應(yīng)用程序往往都需要傳入?yún)?shù)，參數(shù)可以通過命令行傳入，可以通過環(huán)境變量傳入，還可以有默認參數(shù)。我們可以用ChainMap實現(xiàn)參數(shù)的優(yōu)先級查找，即先查命令行參數(shù)，如果沒有傳入，再查環(huán)境變量，如果沒有，就使用默認參數(shù)。

下面的代碼演示了如何查找user和color這兩個參數(shù)。

from collections import ChainMap
import os, argparse
# 構(gòu)造缺省參數(shù):
defaults = {
  'color': 'red',
  'user': 'guest'
}
# 構(gòu)造命令行參數(shù):
parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('-u', '--user')
parser.add_argument('-c', '--color')
namespace = parser.parse_args()
command_line_args = { k: v for k, v in vars(namespace).items() if v }
# 組合成ChainMap:
combined = ChainMap(command_line_args, os.environ, defaults)
# 打印參數(shù):
print('color=%s' % combined['color'])
print('user=%s' % combined['user'])

沒有任何參數(shù)時，打印出默認參數(shù)：

$ python3 use_chainmap.py 
color=red
user=guest

當傳入命令行參數(shù)時，優(yōu)先使用命令行參數(shù)：

$ python3 use_chainmap.py -u bob
color=red
user=bob

同時傳入命令行參數(shù)和環(huán)境變量，命令行參數(shù)的優(yōu)先級較高：

$ user=admin color=green python3 use_chainmap.py -u bob
color=green
user=bob

6、Counter

Counter是一個簡單的計數(shù)器，例如，統(tǒng)計字符出現(xiàn)的個數(shù)：

from collections import Counter
>>> s = 'abbcccdddd'
>>> Counter(s)
Counter({'d': 4, 'c': 3, 'b': 2, 'a': 1})

Counter實際上也是dict的一個子類。

7、小結(jié)

collections模塊提供了一些有用的集合類，可以根據(jù)需要選用。

以上所述是小編給大家介紹的python內(nèi)置模塊collections，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對億速云網(wǎng)站的支持！
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