每天學點Python之collections

內容摘抄自：<python大法好>的每天學點Python之collections

collections模塊在內置數據類型（dict、list、set、tuple）的基礎上，提供了幾個額外的數據類型：ChainMap、Counter、deque、defaultdict、namedtuple和OrderedDict等。

ChainMap

ChainMap是python3的新特性，它用來將多個map組成一個新的單元（原來的map結構仍然存在，類似於這些map被存在了一個list之中），這比新建一個map再將其他map用update加進來快得多。通過ChainMap可以來模擬嵌套的情景，而且多用於模板之中。

ChainMap支持普通map的所有操作，下面主要展示一下它的特性：

# 新建ChainMap及它的結構
In[2]: from collections import ChainMap
In[3]: m1 = {‘color‘: ‘red‘, ‘user‘: ‘guest‘}
In[4]: m2 = {‘name‘: ‘drfish‘, ‘age‘: ‘18‘}
In[5]: chainMap = ChainMap(m1, m2)
In[6]: print(chainMap.items())
ItemsView(ChainMap({‘user‘: ‘guest‘, ‘color
 
‘: ‘red‘}, {‘age‘: ‘18‘, ‘name‘: ‘drfish‘}))

# 獲取ChainMap中的元素
In[7]: print(chainMap.get(‘name‘))
drfish
In[8]: print(chainMap.get(‘not‘))
None

# 新增map
In[9]: m3 = {‘data‘: ‘1-6‘}
In[10]: chainMap = chainMap.new_child(m3)
In[11]: print(chainMap.items())
ItemsView(ChainMap({‘data‘: ‘1-6‘}, {‘
 
user‘: ‘guest‘, ‘color‘: ‘red‘}, {‘age‘: ‘18‘, ‘name‘: ‘drfish‘}))

# parents屬性
In[12]: print(chainMap.parents)
ChainMap({‘user‘: ‘guest‘, ‘color‘: ‘red‘}, {‘age‘: ‘18‘, ‘name‘: ‘drfish‘})
In[13]: print(chainMap.parents.parents)
ChainMap({‘age‘: ‘18‘, ‘name‘: ‘drfish‘})
In[14]: print(chainMap.parents.parents.parents)
ChainMap({})

# maps屬性
In[15]: chainMap.maps
Out[15]: 
[{‘data‘: ‘1-6‘},
 {‘color‘: ‘red‘, ‘user‘: ‘guest‘},
 {‘age‘: ‘18‘, ‘name‘: ‘drfish‘}]

• 可以傳入多個map來初始化ChainMap，如參數為空，會自動加入一個空的map
• 獲取的key如果不存在，則返回None
• 可以通過net_child()方法來新增map，新的map添加在前面
• parents屬性返回除去第一個map後的ChainMap實例。

Counter

Counter是一個簡單的計數器，使用起來非常方便。

初始化

Counter的初始化支持多種形式

In[18]: from collections import Counter
In[19]: c = Counter()
In[20]: c = Counter(‘hello‘)
In[21]: c = Counter({‘a‘:3,‘b‘:19})
In[22]: c = Counter(cats=2,dogs=1)
In[23]: c
Out[23]: Counter({‘cats‘: 2, ‘dogs‘: 1})

Counter對於不存在的元素會返回0，如果要刪除則需要用到del：

In[23]: c
Out[23]: Counter({‘cats‘: 2, ‘dogs‘: 1})
In[24]: c[‘birds‘]
Out[24]: 0
In[25]: del c[‘cats‘]
In[26]: c
Out[26]: Counter({‘dogs‘: 1})

elements()方法會返回所有的元素，有幾個就返回幾個；而most_common(n)方法可以返回數量排前n的元素及其數目：

In[29]: c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)
In[30]: list(c.elements())
Out[30]: [‘a‘, ‘a‘, ‘a‘, ‘a‘, ‘b‘, ‘b‘]
In[33]: c.most_common(1)
Out[33]: [(‘a‘, 3)]

不同的Counter之間還可以進行運算操作，subtract()方法進行減法後會影響調用方；&操作表示取兩個中數目小的一個（如果只在一個Counter中存在，則結果集中也沒有），|操作取數目大的。

In[46]: c = Counter(a=13, b=11)
In[47]: d = Counter(a=1, b=2)
In[48]: c.subtract(d)
In[49]: c
Out[49]: Counter({‘a‘: 12, ‘b‘: 9})

In[51]: c+d
Out[51]: Counter({‘a‘: 13, ‘b‘: 11})
In[52]: c-d
Out[52]: Counter({‘a‘: 11, ‘b‘: 7})
In[54]: c&d
Out[54]: Counter({‘a‘: 1, ‘b‘: 2})
In[55]: c|d
Out[55]: Counter({‘a‘: 12, ‘b‘: 9})

註：進行運算操作時，如果數目結果為負的會被直接忽略

deque

deque就是一個雙端隊列，與list非常相似，不過可以同時在list的左邊增刪元素：

In[72]: dq = deque(‘abd‘)
In[73]: dq
Out[73]: deque([‘a‘, ‘b‘, ‘d‘])
In[74]: dq.append(‘1‘)
In[75]: dq.appendleft(‘-1‘)
In[76]: dq
Out[76]: deque([‘-1‘, ‘a‘, ‘b‘, ‘d‘, ‘1‘])
In[77]: dq.popleft()
Out[77]: ‘-1‘
In[78]: dq.extendleft("hello")
In[79]: dq
Out[79]: deque([‘o‘, ‘l‘, ‘l‘, ‘e‘, ‘h‘, ‘a‘, ‘b‘, ‘d‘, ‘1‘])

註意extendleft(x)方法相當於先把x翻轉後在添加到列表前端。然後比較好用的是rotate方法，可以使隊列中的元素順序前移或者後移：

In[82]: dq=deque("12345")
In[83]: dq
Out[83]: deque([‘1‘, ‘2‘, ‘3‘, ‘4‘, ‘5‘])
In[84]: dq.rotate(2)
In[85]: dq
Out[85]: deque([‘4‘, ‘5‘, ‘1‘, ‘2‘, ‘3‘])
In[86]: dq.rotate(-4)
In[87]: dq
Out[87]: deque([‘3‘, ‘4‘, ‘5‘, ‘1‘, ‘2‘])

defaultdict

defaultdict在普通的dict之上添加了默認工廠，使得鍵不存在時會自動生成相應類型的值：

In[88]: from collections import defaultdict
In[89]: d = defaultdict(int)
In[90]: d[‘a‘]
Out[90]: 0
In[91]: d = defaultdict(dict)
In[92]: d[‘a‘]
Out[92]: {}

如果初始化時沒有加入默認工廠，則同樣會拋出KeyError錯誤：

In[93]: d = defaultdict()
In[94]: d[‘a‘]
Traceback (most recent call last):
    d[‘a‘]
KeyError: ‘a‘

namedtuple

namedtuple是tuple的加強版本，最大的作用就是給tuple的每個位置的值設置了別名，增加了程序的可讀性：

In[95]: from collections import namedtuple
In[96]: Point = namedtuple("Point",[‘x‘,‘y‘])
In[97]: p = Point(1,2)
In[98]: p.x
Out[98]: 1
In[99]: p.y
Out[99]: 2

由於有了別名，相當於形成了一個字典，namedtuple可以轉化為下面要介紹的OrderedDict,同時也可以通過字典轉化而來：

In[100]: p._asdict()
Out[100]: OrderedDict([(‘x‘, 1), (‘y‘, 2)])
In[101]: d = {‘x‘:11,‘y‘:22}
In[102]: Point(**d)
Out[102]: Point(x=11, y=22)

namedtuple也提供了獲取所有域及修改相應值的方法：

In[108]: p
Out[108]: Point(x=1, y=2)
In[109]: p._fields
Out[109]: (‘x‘, ‘y‘)
In[110]: p._replace(x=10)
Out[110]: Point(x=10, y=2)

OrderedDict

dict是無序，但有時我們希望字典是有序的，OrderedDict提供了這項服務，OrderedDict中的鍵值對是按照他們加入時的順序存儲的：

In[130]: fruit=((‘apple‘, 4), (‘banana‘, 3), (‘orange‘, 2), (‘pear‘, 1))

In[131]: d = dict(fruit)
In[132]: d
Out[132]: {‘apple‘: 4, ‘banana‘: 3, ‘orange‘: 2, ‘pear‘: 1}
In[135]: d.popitem()
Out[135]: (‘apple‘, 4)
In[136]: d.popitem()
Out[136]: (‘orange‘, 2)
In[137]: d.popitem()
Out[137]: (‘banana‘, 3)
In[138]: d.popitem()
Out[138]: (‘pear‘, 1)

In[133]: od = OrderedDict(fruit)
In[134]: od
Out[134]: OrderedDict([(‘apple‘, 4), (‘banana‘, 3), (‘orange‘, 2), (‘pear‘, 1)])
In[139]: od.popitem()
Out[139]: (‘pear‘, 1)
In[140]: od.popitem()
Out[140]: (‘orange‘, 2)
In[141]: od.popitem()
Out[141]: (‘banana‘, 3)
In[142]: od.popitem()
Out[142]: (‘apple‘, 4)

註：OrderedDict中popitem(last=True)函數如果last設置為False，則先加入的先彈出

可以通過move_to_end(key, last=True)函數來改變鍵值對的位置，True時移到末尾，False移到開頭：

In[146]: od
Out[146]: OrderedDict([(‘apple‘, 4), (‘banana‘, 3), (‘orange‘, 2), (‘pear‘, 1)])
In[147]: od.move_to_end(‘apple‘)
In[148]: od
Out[148]: OrderedDict([(‘banana‘, 3), (‘orange‘, 2), (‘pear‘, 1), (‘apple‘, 4)])
In[149]: od.move_to_end(‘pear‘,False)
In[150]: od
Out[150]: OrderedDict([(‘pear‘, 1), (‘banana‘, 3), (‘orange‘, 2), (‘apple‘, 4)])

每天學點Python之collections