defaultdict 模块和 namedtuple 模块

桃扇骨 2021-11-23 10:18 343阅读 0赞

在Python中有一些内置的数据类型，比如int, str, list, tuple, dict等。Python的collections模块在这些内置数据类型的基础上，提供了几个额外的数据类型：namedtuple, defaultdict, deque, Counter, OrderedDict等，其中defaultdict和namedtuple是两个很实用的扩展类型。defaultdict继承自dict，namedtuple继承自tuple。

\#\#一、defaultdict

\#\#\#1. 简介

在使用Python原生的数据结构dict的时候，如果用d\[key\]这样的方式访问，当指定的key不存在时，是会抛出KeyError异常的。但是，如果使用defaultdict，只要你传入一个默认的工厂方法，那么请求一个不存在的key时， 便会调用这个工厂方法使用其结果来作为这个key的默认值。

defaultdict在使用的时候需要传一个工厂函数(function\_factory)，defaultdict(function\_factory)会构建一个类似dict的对象，该对象具有默认值，默认值通过调用工厂函数生成。

\#\#\#2. 示例

下面给一个defaultdict的使用示例：

>>> from collections import defaultdict
    >>> s = [('xiaoming', 99), ('wu', 69), ('zhangsan', 80), ('lisi', 96), ('wu', 100), ('wu', 100), ('yuan', 98), ('xiaoming', 89)]
    >>> d = defaultdict(list)
    >>> for k, v in s:
    ...     d[k].append(v)
    ... 
    >>> d
    defaultdict(<type 'list'>, {'lisi': [96], 'xiaoming': [99, 89], 'yuan': [98], 'zhangsan': [80], 'wu': [69, 100, 100]})
    >>> for k,v in d.items():
    ...     print '%s: %s' % (k, v)
    ... 
    lisi: [96]
    xiaoming: [99, 89]
    yuan: [98]
    zhangsan: [80]
    wu: [69, 100, 100]
    >>>

对Python比较熟悉的同学可以发现defaultdict(list)的用法和dict.setdefault(key, \[\])比较类似，上述代码使用setdefault实现如下：

>>> s
    [('xiaoming', 99), ('wu', 69), ('zhangsan', 80), ('lisi', 96), ('wu', 100), ('wu', 100), ('yuan', 98), ('xiaoming', 89)]
    >>> d = {}
    >>> for k,v in s:
    ...     d.setdefault(k, []).append(v)
    ... 
    >>> d
    {'lisi': [96], 'xiaoming': [99, 89], 'yuan': [98], 'zhangsan': [80], 'wu': [69, 100, 100]}

\#\#\#3. 原理

从以上的例子中，我们可以基本了defaultdict的用法，下面我们可以通过help(defaultdict)了解一下defaultdict的原理。通过Python console打印出的help信息来看，我们可以发现defaultdict具有默认值主要是通过missing方法实现的，如果工厂函数不为None，则通过工厂方法返回默认值，具体如下：

从上面的说明中，我们可以发现一下几个需要注意的地方：

1.  missing方法是在调用getitem方法发现KEY不存在时才调用的，所以，defaultdict也只会在使用d\[key\]或者d.getitem(key)的时候才会生成默认值；如果使用d.get(key)是不会返回默认值的，会出现KeyError；
2.  defaultdict主要是通过missing方法实现，所以，我们也可以通过实现该方法来生成自己的defaultdict，代码入下

\#\#\#4. 版本

defaultdict是在Python 2.5之后才加入的功能，在旧版本的Python中是不支持这个功能的，不过，知道了它的原理，我们可以自己实现一个defaultdict。

try:
        from collections import defaultdict
    except:
        class defaultdict(dict):
    
            def __init__(self, default_factory=None, *a, **kw):
                if (default_factory is not None and not hasattr(default_factory, '__call__')):
                    raise TypeError('first argument must be callable')
                dict.__init__(self, *a, **kw)
                self.default_factory = default_factory
    
                
            def __getitem__(self, key):
                try:
                    return dict.__getitem__(self, key)
                except KeyError:
                    return self.__missing__(key)
    
            def __missing__(self, key):
                if self.default_factory is None:
                    raise KeyError(key)
                self[key] = value = self.default_factory()
                return value
    
            def __reduce__(self):
                if self.default_factory is None:
                    args = tuple()
                else:
                    args = self.default_factory,
                return type(self), args, None, None, self.items()
    
            def copy(self):
                return self.__copy__()
    
            def __copy__(self):
                return type(self)(self.default_factory, self)
    
            def __deepcopy__(self, memo):
                import copy
                return type(self)(self.default_factory, copy.deepcopy(self.items()))
    
            def __repr__(self):
                return 'defaultdict(%s, %s)' % (self.default_factory, dict.__repr__(self))

\#\#二、namedtuple

namedtuple主要用来产生可以使用名称来访问元素的数据对象，通常用来增强代码的可读性，在访问一些tuple类型的数据时尤其好用。其实，在大部分时候你应该使用namedtuple替代tuple，这样可以让你的代码更容易读懂，更加pythonic。举个例子：

from collections import namedtuple
    
    # 变量名和namedtuple中的第一个参数一般保持一致，但也可以不一样
    Student = namedtuple('Student', 'id name score')
    # 或者 Student = namedtuple('Student', ['id', 'name', 'score'])
    
    students = [(1, 'Wu', 90), (2, 'Xing', 89), (3, 'Yuan', 98), (4, 'Wang', 95)]
    
    for s in students:
        stu = Student._make(s)
        print stu
    
    # Output:
    # Student(id=1, name='Wu', score=90)
    # Student(id=2, name='Xing', score=89)
    # Student(id=3, name='Yuan', score=98)
    # Student(id=4, name='Wang', score=95)

在上面的例子中，Student就是一个namedtuple，它和tuple的使用方法一样，可以通过index直接取，而且是只读的。这种方式比tuple容易理解多了，可以很清楚的知道每个值代表的含义。

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