Python collections內建集合模組

• collections 是 Python內建的一個集合模組，提供了許多有用的集合類。

1、namedtuple:

• tuple可以表示不變集合，例如，一個二維座標就可以表示成：

  p = (1, 2)
  

• 看到(1, 2)很不容易看出來這是一個二維座標，定義一個class又小題大做，這時namedtuple就派上用場了：

  import collections
  Point = collections.namedtuple('Point', ['x', 'y'])
  p = Point(1, 2)
  print
   
  (p.x)
  print(p.y)
  # 輸入結果如下：
  1
  2
  

• namedtuple是一個函式，它用來建立一個自定義的tuple物件，並且規定了tuple元素的個數，並可以用屬性而不是索引來引用tuple的某個元素

• 我們可以用namedtuple很方便的定義一種資料型別，它具備tuple的不變性，又可以根據屬性來引用。

• 驗證建立的Point物件是tuple的一種子類：

  >>> isinstance(p, Point)
  True
  >>> isinstance(p, tuple)
  True
  

• 如果要用座標和半徑表示一個圓，也可以用namedtuple

  定義：

  import collections
  Circle = collections.namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])
  c = Circle(1, 2, 3)
  print(c.x)
  print(c.y)
  print(c.r)
  
  print(isinstance(c, Circle))
  print(isinstance(c, tuple))
  # 輸出結果如下：
  1
  2
  3
  True
  True
  

2、deque:

• 使用list儲存資料時，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是線性儲存，資料量大的時候，插入和刪除效率很低

  **

• deque是為了高效實現插入和刪除操作的雙向列表：

  import collections
  q = collections.deque(['a', 'b', 'c'])
  q.append('x')  # 預設是新增尾部
  q.appendleft('y')  # 從左邊進行新增
  print(q)
  # 輸出結果如下：
  deque([u'y', u'a', u'b', u'c', u'x'])
  

• deque除了實現list的append()和pop()外，還支援appendleft()和popleft()，這樣就可以非常高效地往頭部新增或者刪除元素。

3、defaultdict：

• 使用dict時，如果引用的key不存在，就會丟擲KeyError。如果希望key不存在時，返回一個預設值，就可以用defaultdict

  import collections
  dd = collections.defaultdict(lambda: None)
  dd['key1'] = 'abc'
  print(dd['key1'])  # key1存在
  # abc
  print(dd['key2'])  # key2 不存在返回預設值
  # None
  

• 注意：預設值是呼叫函式時返回的，而函式在建立defaultdict物件時傳入。

• 除了在key不存在時返回預設值，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順序。

• 如果要保持Key的順序，可以用OrderedDict:

  import collections
  
  my_dict = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
  print(my_dict)  # dict的key是無序的
  
  od = collections.OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
  print(od)  # OrderedDict的key 是有序的
  
  # 輸出結果如下：
  {u'a': 1, u'c': 3, u'b': 2}
  OrderedDict([(u'a', 1), (u'b', 2), (u'c', 3)])
  

• 注意：orderedDict的key會按照插入的順序排列，不是key本身排序。

  import collections
  op = collections.OrderedDict()
  op['x'] = 1
  op['y'] = 2
  op['z'] = 3
  print(op)
  # 輸出結果如下：
  OrderedDict([(u'x', 1), (u'y', 2), (u'z', 3)])  # 按照插入的key順序返回
  
  my_dict = {}
  my_dict['x'] = 1
  my_dict['y'] = 2
  my_dict['z'] = 3
  print(my_dict)
  # 輸出結果如下：
  {u'y': 2, u'x': 1, u'z': 3}
  

5、Counter:

• counter是一個簡單的計數器，例如，統計字元出現的個數：

  import collections
  
  c = collections.Counter()
  for ch in 'character':
      c[ch] = c[ch] + 1
      
  print(c)
  # 輸出結果如下：
  Counter({u'a': 2, u'c': 2, u'r': 2, u'e': 1, u'h': 1, u't': 1})
  

• Counter實際上也是dict的一個子類，上面的結果可以看出，字元a,c,r出現了2次，其他的各出現1次。