collections是Python內(nèi)建的一個(gè)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(lái)表示一個(gè)二元向量。

>>> v = (2,3)

我們發(fā)現(xiàn)，雖然(2,3)表示出了一個(gè)向量的兩個(gè)坐標(biāo)，但是，如果沒(méi)有額外說(shuō)明，又很難直接看出這個(gè)元組是用來(lái)表示一個(gè)坐標(biāo)的。

為此定義一個(gè)class又小題大做了，這時(shí)，namedtuple就派上用場(chǎng)了。

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

namedtuple是一個(gè)函數(shù)，它用來(lái)創(chuàng)建一個(gè)自定義的tuple對(duì)象，并且規(guī)定了tuple元素的個(gè)數(shù)，并可以用屬性而不是索引來(lái)引用tuple的某個(gè)元素。

這樣一來(lái)，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(lái)引用，使用十分方便。

我們可以驗(yàn)證創(chuàng)建的Vector對(duì)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(biāo)和半徑表示一個(gè)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(duì)列和堆棧是兩個(gè)非常重要的數(shù)據(jù)類型，一個(gè)先進(jìn)先出，一個(gè)后進(jìn)先出。在python中，使用list存儲(chǔ)數(shù)據(jù)時(shí)，按索引訪問(wèn)元素很快，但是插入和刪除元素就很慢了，因?yàn)閘ist是線性存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)量大的時(shí)候，插入和刪除效率很低。

deque是為了高效實(shí)現(xiàn)插入和刪除操作的雙向鏈表結(jié)構(gòu)，非常適合實(shí)現(xiàn)隊(duì)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(shí)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(shí)，如果引用的key不存在，就會(huì)拋出KeyError。如果希望Key不存在時(shí)，返回一個(gè)默認(rèn)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(rèn)值
'defaultvalue'

注意默認(rèn)值是調(diào)用函數(shù)返回的，而函數(shù)在創(chuàng)建defaultdict對(duì)象時(shí)傳入。

除了在Key不存在時(shí)返回默認(rèn)值，defaultdict的其他行為跟dict是完全一樣的。

4、OrderedDict

使用dict時(shí)，key是無(wú)序的。在對(duì)dict做迭代時(shí)，我們無(wú)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(wú)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(huì)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(shí)現(xiàn)一個(gè)FIFO（先進(jìn)先出）的dict，當(dāng)容量超出限制時(shí)，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(lái)并組成一個(gè)邏輯上的dict。ChainMap本身也是一個(gè)dict，但是查找的時(shí)候，會(huì)按照順序在內(nèi)部的dict依次查找。

什么時(shí)候使用ChainMap最合適？舉個(gè)例子：應(yīng)用程序往往都需要傳入?yún)?shù)，參數(shù)可以通過(guò)命令行傳入，可以通過(guò)環(huán)境變量傳入，還可以有默認(rèn)參數(shù)。我們可以用ChainMap實(shí)現(xiàn)參數(shù)的優(yōu)先級(jí)查找，即先查命令行參數(shù)，如果沒(méi)有傳入，再查環(huán)境變量，如果沒(méi)有，就使用默認(rèn)參數(shù)。

下面的代碼演示了如何查找user和color這兩個(gè)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(méi)有任何參數(shù)時(shí)，打印出默認(rèn)參數(shù)：

$ python3 use_chainmap.py 
color=red
user=guest

當(dāng)傳入命令行參數(shù)時(shí)，優(yōu)先使用命令行參數(shù)：

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

同時(shí)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(jí)較高：

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

6、Counter

Counter是一個(gè)簡(jiǎn)單的計(jì)數(shù)器，例如，統(tǒng)計(jì)字符出現(xiàn)的個(gè)數(shù)：

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

Counter實(shí)際上也是dict的一個(gè)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(duì)大家有所幫助，如果大家有任何疑問(wèn)請(qǐng)給我留言，小編會(huì)及時(shí)回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對(duì)腳本之家網(wǎng)站的支持！
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