Python中的defaultdict與__missing__()使用介紹
前言
今天我們的主角是 defaultdict ，同時也會介紹一下模仿方法 __missing__() ，本文主要來源于網(wǎng)友博客，分享給有需要的人。下面話不多說了，來一起看看詳細的介紹吧。
默認值可以很方便
眾所周知，在Python中如果訪問字典中不存在的鍵，會引發(fā)KeyError異常。但是有時候，字典中的每個鍵都存在默認值是非常方便的。例如下面的例子：
strings = ('puppy', 'kitten', 'puppy', 'puppy',
'weasel', 'puppy', 'kitten', 'puppy')
counts = {}
for kw in strings:
counts[kw] += 1
該例子統(tǒng)計strings中某個單詞出現(xiàn)的次數(shù)，并在counts字典中作記錄。單詞每出現(xiàn)一次，在counts相對應的鍵所存的值數(shù)字加1。但是事實上，運行這段代碼會拋出KeyError異常，出現(xiàn)的時機是每個單詞第一次統(tǒng)計的時候，因為Python的dict中不存在默認值的說法，可以在Python命令行中驗證：
>>> counts = dict()
>>> counts
{}
>>> counts['puppy'] += 1
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'puppy'
使用判斷語句檢查
既然如此，首先可能想到的方法是在單詞第一次統(tǒng)計的時候，在counts中相應的鍵存下默認值1。這需要在處理的時候添加一個判斷語句：
strings = ('puppy', 'kitten', 'puppy', 'puppy',
'weasel', 'puppy', 'kitten', 'puppy')
counts = {}
for kw in strings:
if kw not in counts:
counts[kw] = 1
else:
counts[kw] += 1
# counts:
# {'puppy': 5, 'weasel': 1, 'kitten': 2}
使用 dict.setdefault() 方法
也可以通過 dict.setdefault() 方法來設置默認值：
strings = ('puppy', 'kitten', 'puppy', 'puppy',
'weasel', 'puppy', 'kitten', 'puppy')
counts = {}
for kw in strings:
counts.setdefault(kw, 0)
counts[kw] += 1
dict.setdefault() 方法接收兩個參數(shù)，第一個參數(shù)是健的名稱，第二個參數(shù)是默認值。假如字典中不存在給定的鍵，則返回參數(shù)中提供的默認值；反之，則返回字典中保存的值。利用 dict.setdefault() 方法的返回值可以重寫for循環(huán)中的代碼，使其更加簡潔：
strings = ('puppy', 'kitten', 'puppy', 'puppy',
'weasel', 'puppy', 'kitten', 'puppy')
counts = {}
for kw in strings:
counts[kw] = counts.setdefault(kw, 0) + 1
使用 collections.defaultdict 類
以上的方法雖然在一定程度上解決了dict中不存在默認值的問題，但是這時候我們會想，有沒有一種字典它本身提供了默認值的功能呢？答案是肯定的，那就是 collections.defaultdict 。
defaultdict類就好像是一個dict，但是它是使用一個類型來初始化的：
>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(list)
>>> dd
defaultdict(<type 'list'>, {})
defaultdict類的初始化函數(shù)接受一個類型作為參數(shù)，當所訪問的鍵不存在的時候，可以實例化一個值作為默認值：
>>> dd['foo']
[]
>>> dd
defaultdict(<type 'list'>, {'foo': []})
>>> dd['bar'].append('quux')
>>> dd
defaultdict(<type 'list'>, {'foo': [], 'bar': ['quux']})
需要注意的是，這種形式的默認值只有在通過 dict[key] 或者 dict.__getitem__(key) 訪問的時候才有效，這其中的原因在下文會介紹。
>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(list)
>>> 'something' in dd
False
>>> dd.pop('something')
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'pop(): dictionary is empty'
>>> dd.get('something')
>>> dd['something']
[]
defaultdict類除了接受類型名稱作為初始化函數(shù)的參數(shù)之外，還可以使用任何不帶參數(shù)的可調用函數(shù)，到時該函數(shù)的返回結果作為默認值，這樣使得默認值的取值更加靈活。下面用一個例子來說明，如何用自定義的不帶參數(shù)的函數(shù) zero() 作為defaultdict類的初始化函數(shù)的參數(shù)：
>>> from collections import defaultdict
>>> def zero():
... return 0
...
>>> dd = defaultdict(zero)
>>> dd
defaultdict(<function zero at 0xb7ed2684>, {})
>>> dd['foo']
0
>>> dd
defaultdict(<function zero at 0xb7ed2684>, {'foo': 0})
利用 collections.defaultdict 來解決最初的單詞統(tǒng)計問題，代碼如下：
from collections import defaultdict
strings = ('puppy', 'kitten', 'puppy', 'puppy',
'weasel', 'puppy', 'kitten', 'puppy')
counts = defaultdict(lambda: 0) # 使用lambda來定義簡單的函數(shù)
for s in strings:
counts[s] += 1
defaultdict類是如何實現(xiàn)的
通過上面的內容，想必大家已經了解了defaultdict類的用法，那么在defaultdict類中又是如何來實現(xiàn)默認值的功能呢？這其中的關鍵是使用了看 __missing__() 這個方法：
>>> from collections import defaultdict >>> print defaultdict.__missing__.__doc__ __missing__(key) # Called by __getitem__ for missing key; pseudo-code: if self.default_factory is None: raise KeyError(key) self[key] = value = self.default_factory() return value
通過查看 __missing__() 方法的 docstring ，可以看出當使用 __getitem__() 方法訪問一個不存在的鍵時 dict[key] 這種形式實際上是 __getitem__() 方法的簡化形式)，會調用 __missing__() 方法獲取默認值，并將該鍵添加到字典中去。
關于 __missing__() 方法的具體介紹可以參考Python官方文檔中的" Mapping Types — dict "一節(jié)。
文檔中介紹，從2.5版本開始，如果派生自dict的子類定義了 __missing__() 方法，當訪問不存在的鍵時，dict[key]會調用 __missing__() 方法取得默認值。
從中可以看出，雖然dict支持 __missing__() 方法，但是在dict本身是不存在這個方法的，而是需要在派生的子類中自行實現(xiàn)這個方法?？梢院唵蔚尿炞C這一點：
>>> print dict.__missing__.__doc__ Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: type object 'dict' has no attribute '__missing__'
同時，我們可以進一步的做實驗，定義一個子類Missing并實現(xiàn) __missing__() 方法:
>>> class Missing(dict):
... def __missing__(self, key):
... return 'missing'
...
>>> d = Missing()
>>> d
{}
>>> d['foo']
'missing'
>>> d
{}
返回結果反映了 __missing__() 方法確實發(fā)揮了作用。在此基礎上，我們稍許修改 __missing__() 方法,使得該子類同defautldict類一樣為不存在的鍵設置一個默認值：
>>> class Defaulting(dict):
... def __missing__(self, key):
... self[key] = 'default'
... return 'default'
...
>>> d = Defaulting()
>>> d
{}
>>> d['foo']
'default'
>>> d
{'foo': 'default'}
在舊版本的Python中實現(xiàn)類defaultdict的功能
defaultdict類是從2.5版本之后才添加的，在一些舊版本中并不支持它，因此為舊版本實現(xiàn)一個兼容的defaultdict類是必要的。這其實很簡單，雖然性能可能未必如2.5版本中自帶的defautldict類好，但在功能上是一樣的。
首先， __getitem__() 方法需要在訪問鍵失敗時，調用 __missing__() 方法：
class defaultdict(dict): def __getitem__(self, key): try: return dict.__getitem__(self, key) except KeyError: return self.__missing__(key)
其次，需要實現(xiàn) __missing__() 方法用來設置默認值：
class defaultdict(dict): def __getitem__(self, key): try: return dict.__getitem__(self, key) except KeyError: return self.__missing__(key) def __missing__(self, key): self[key] = value = self.default_factory() return value
然后，defaultdict類的初始化函數(shù) __init__() 需要接受類型或者可調用函數(shù)參數(shù):
class defaultdict(dict): def __init__(self, default_factory=None, *a, **kw): 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): self[key] = value = self.default_factory() return value
最后，綜合以上內容，通過以下方式完成兼容新舊Python版本的代碼：
try:
from collections import defaultdict
except ImportError:
class defaultdict(dict):
def __init__(self, default_factory=None, *a, **kw):
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):
self[key] = value = self.default_factory()
return value
參考文檔
https://docs.python.org/2/library/collections.html#collections.defaultdict
總結
以上就是這篇文章的全部內容了，希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。
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