前言

這個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)了特定目標(biāo)的容器，以提供Python標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)建容器dict,list,set, 和tuple的替代選擇。
這個(gè)模塊提供了以下幾個(gè)函數(shù)

namedtuple

namedtuple的由來(lái)

因?yàn)樵M的局限性：不能為元組內(nèi)部的數(shù)據(jù)進(jìn)行命名，所以往往我們并不知道一個(gè)元組所要表達(dá)的意義，所以引入namedtuple這個(gè)工廠函數(shù)，來(lái)構(gòu)造一個(gè)帶字段名的元組。namedtuple繼承自tuple類
命名元組賦予每個(gè)位置一個(gè)含義，提供可讀性。它們可以用于任何普通元組，并添加了通過(guò)名字獲取值的能力，通過(guò)索引值也是可以的。

namedtuple的格式

collections.namedtuple(typename, field_names, *, rename=False, defaults=None, module=None)

• typename: 返回一個(gè)新的元組子類，名為typename。這個(gè)新的子類用于創(chuàng)建類元組的對(duì)象，可以通過(guò)字段名來(lái)獲取屬性值，同樣也可以通過(guò)索引和迭代獲取值。
• field_names: 像['x', 'y'] 一樣的字符串序列。另外field_names可以是一個(gè)純字符串，用空白或逗號(hào)分隔開(kāi)元素名，比如 'x y' 或者 'x, y' 。
• rename=False: 如果rename為true，無(wú)效字段名會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)換成_+索引值，比如 ['abc', 'def', 'ghi', 'abc'] 轉(zhuǎn)換成 ['abc', '_1', 'ghi', '_3'] ， 消除關(guān)鍵詞def和重復(fù)字段名abc。
• default=None: defaults 可以為 None 或者是一個(gè)默認(rèn)值的 iterable 。default默認(rèn)值賦值跟我們平常的默認(rèn)值相反，default默認(rèn)值是從最右邊開(kāi)始，比如field_names中提供了3個(gè)字段['x', 'y', 'z']，default默認(rèn)值設(shè)置為(1, 2)，那么我們必須為x指定1個(gè)值，y默認(rèn)值為1，z默認(rèn)值為2
• module=None: 如果 module 值有定義，命名元組的module屬性值就被設(shè)置。

namedtuple聲明以及實(shí)例化

我們首先創(chuàng)建一個(gè)User類，定義3個(gè)字段name、age、height，并給age設(shè)置默認(rèn)值為18，給height設(shè)置了默認(rèn)值180

User = namedtuple('User', ['name', 'age', 'height'], defaults=(18, 180))
print(User.__mro__)

我們查看結(jié)果

(<class '__main__.User'>, <class 'tuple'>, <class 'object'>)

可以看到我們聲明的User類是繼承于tuple，接下來(lái)我們創(chuàng)建實(shí)例

user1 = User(name='jkc')
user2 = User(name='jkc2', age=20, height=198)
print(user1)
print(user2)
print(user1.name)
print(user2.age)

運(yùn)行結(jié)果為

User(name='jkc', age=18, height=180)
User(name='jkc2', age=20, height=198)
jkc
20

namedtuple的方法和屬性

命名元組還支持三個(gè)額外的方法和兩個(gè)屬性。為了防止字段名沖突，方法和屬性以下劃線開(kāi)始。
_make(iterable)類方法從存在的序列或迭代實(shí)例創(chuàng)建一個(gè)新實(shí)例。

>>> t = ['jkc3', 25, 190]
>>> User._make(t)
User(name='jkc3', age=25, height=190)

_asdict()返回一個(gè)新的 dict ，它將字段名稱映射到它們對(duì)應(yīng)的值

>>> user4 = User(name='jkc4', age=28, height=200)
>>> user4._asdict()
{'name': 'jkc4', 'age': 28, 'height': 200}

_replace(**kwargs)返回一個(gè)新的命名元組實(shí)例，并將指定域替換為新的值

>>> user5 = User(name='jkc5', age=30, height=210)
>>> user5._replace(age=18)
User(name='jkc5', age=30, height=210)

_fields字符串元組列出了字段名。用于提醒和從現(xiàn)有元組創(chuàng)建一個(gè)新的命名元組類型

>>> user5._fields        
('name', 'age', 'height')

_field_defaults字典將字段名稱映射到默認(rèn)值。

>>> User._field_defaults
{'name': 'jkc', 'age': 18, 'height': 180}

轉(zhuǎn)換一個(gè)字典到命名元組，使用 ** 兩星操作符

>>> d = {'name': 'jkc6', 'age': 18, 'height': 180}
>>> User(**d)
User(name='jkc6', age=18, height=180)

OrderedDict

有序字典就像常規(guī)字典一樣，但有一些與排序操作相關(guān)的額外功能。由于內(nèi)置的dict類獲得了記住插入順序的能力（在Python 3.7中保證了這種新行為），它們變得不那么重要了。

與dict類的區(qū)別

• 常規(guī)的dict被設(shè)計(jì)為非常擅長(zhǎng)映射操作。 跟蹤插入順序是次要的
• OrderedDict擅長(zhǎng)重新排序操作。 空間效率、迭代速度和更新操作的性能是次要的。
• 算法上，OrderedDict可以比dict更好地處理頻繁的重新排序操作。 這使其適用于跟蹤最近的訪問(wèn)（例如在 LRU cache 中）。
• 對(duì)于OrderedDict，相等操作檢查匹配順序。
• OrderedDict類的popitem()方法有不同的簽名。它接受一個(gè)可選參數(shù)來(lái)指定彈出哪個(gè)元素。
• OrderedDict類有一個(gè)move_to_end()方法，可以有效地將元素移動(dòng)到任一端。
• Python 3.8之前， dict 缺少__reversed__()方法。

popitem(last=True)

有序字典的popitem()方法移除并返回一個(gè)(key, value)鍵值對(duì)。 如果last值為真，則按LIFO后進(jìn)先出的順序返回鍵值對(duì)，否則就按FIFO先進(jìn)先出的順序返回鍵值對(duì)。

from collections import OrderedDict
d = OrderedDict({'status': 200, 'message': 'success'})
print(f'原始的有序字典: vvxyksv9kd')
print('被刪除的鍵值對(duì)是: ', d.popitem(last=True))  # 后進(jìn)先出
print(f'被刪除后的有序字典: vvxyksv9kd')
# 結(jié)果
原始的有序字典: OrderedDict([('status', 200), ('message', 'success')])
被刪除的鍵值對(duì)是:  ('message', 'success')
被刪除后的有序字典: OrderedDict([('status', 200)])

from collections import OrderedDict
d = OrderedDict({'status': 200, 'message': 'success'})
print(f'原始的有序字典: vvxyksv9kd')
print('被刪除的鍵值對(duì)是: ', d.popitem(last=False))  # 先進(jìn)先出
print(f'被刪除后的有序字典: vvxyksv9kd')
# 結(jié)果
原始的有序字典: OrderedDict([('status', 200), ('message', 'success')])
被刪除的鍵值對(duì)是:  ('status', 200)
被刪除后的有序字典: OrderedDict([('message', 'success')])

move_to_end(key, last=True)

將現(xiàn)有key移動(dòng)到有序字典的任一端。 如果last為真值（默認(rèn)）則將元素移至末尾；如果last為假值則將元素移至開(kāi)頭。如果key不存在則會(huì)觸發(fā)KeyError:

d = OrderedDict({'status': 200, 'message': 'success'})
d.move_to_end('status', last=True)
print('移動(dòng)后的字典: ', d)
d.move_to_end('status', last=False)
print('移動(dòng)后的字典', d)
# 結(jié)果
移動(dòng)后的字典:  OrderedDict([('message', 'success'), ('status', 200)])
移動(dòng)后的字典:  OrderedDict([('status', 200), ('message', 'success')])

支持reversed

相對(duì)于通常的映射方法，有序字典還另外提供了逆序迭代的支持，通過(guò)reversed()。

d = OrderedDict({'status': 200, 'message': 'success'})
print({key: value for key, value in reversed(d.items())})
# 結(jié)果
{'message': 'success', 'status': 200}

相等測(cè)試敏感

OrderedDict之間的相等測(cè)試是順序敏感的

d1 = OrderedDict({'status': 200, 'message': 'success'})
d2 = OrderedDict({'message': 'success', 'status': 200})
d3 = {'status': 200, 'message': 'success'}
d4 = {'message': 'success', 'status': 200}
print('OrderedDict之間的比較結(jié)果: ', d1 == d2)
print('dict之間的比較結(jié)果: ', d3 == d4)
print('OrderedDict與dict的比較結(jié)果: ', d1 == d3 == d4)
# 結(jié)果
OrderedDict之間的比較結(jié)果:  False
dict之間的比較結(jié)果:  True
OrderedDict與dict的比較結(jié)果:  True

defaultdict

返回一個(gè)新的類似字典的對(duì)象。defaultdict是內(nèi)置dict類的子類。它重載了一個(gè)方法并添加了一個(gè)可寫(xiě)的實(shí)例變量。其余的功能與dict類相同

defaultdict的作用我們看名字就知道defaultdict的作用是為字典提供一個(gè)默認(rèn)的值，我們正常情況下訪問(wèn)一個(gè)字典的key，如果字典中沒(méi)有這個(gè)key會(huì)報(bào)錯(cuò)

>>> dict1 = {}
>>> dict1['name']
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#1>", line 1, in <module>
    dict1['name']
KeyError: 'name'
>>>

此時(shí)我們就可以使用defaultdict，它包含一個(gè)名為default_factory的屬性，構(gòu)造時(shí)，第一個(gè)參數(shù)用于為該屬性提供初始值，默認(rèn)為None。

這個(gè)default_factory可以是list、set、str，也可以是自定義的函數(shù)，作用是當(dāng)key不存在時(shí)，返回的是工廠函數(shù)的默認(rèn)值，比如list對(duì)應(yīng)[ ]，str對(duì)應(yīng)的是空字符串，set對(duì)應(yīng)set( )，int對(duì)應(yīng)0

dict1 = defaultdict(int)
dict2 = defaultdict(set)
dict3 = defaultdict(str)
dict4 = defaultdict(list)
print(dict1['name'])
print(dict2['name'])
print(dict3['name'])
print(dict4['name'])

輸出

0
set()

[]

小例子1

使用list作為default_factory，我們可以很輕松地將（鍵-值對(duì)組成的）序列轉(zhuǎn)換為（鍵-列表組成的）字典：

>>> from collections import defaultdict
>>> s = [('yellow', 1), ('blue', 2), ('yellow', 3), ('blue', 4), ('red', 1)]
>>> d = defaultdict(list)
>>> for k, v in s:
	d[k].append(v)
>>> sorted(d.items())
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

小例子2

設(shè)置default_factory為int，使defaultdict用于計(jì)數(shù)

>>> s = 'aiibiicii'
>>> d = defaultdict(int)
>>> for k in s:
	d[k] += 1
>>> sorted(d.items())
[('a', 1), ('b', 1), ('c', 1), ('i', 6)]

小例子3

如果你需要自己定義一個(gè)返回值，你可以創(chuàng)建1個(gè)函數(shù)，設(shè)置自定義的返回值

def constant_factory(value):
    return lambda: value
d = defaultdict(constant_factory('success'))
d.update(status=200)
var = d['message']
print(sorted(d.items()))
# 輸出
[('message', 'success'), ('status', 200)]

Counter對(duì)象

它一個(gè)計(jì)數(shù)器工具提供快速和方便的計(jì)數(shù)。

它是dict的子類，用于計(jì)數(shù)可哈希對(duì)象。它是一個(gè)集合，元素像字典鍵(key)一樣存儲(chǔ)，它們的計(jì)數(shù)存儲(chǔ)為值。計(jì)數(shù)可以是任何整數(shù)值，包括0和負(fù)數(shù)。

創(chuàng)建方式

元素從一個(gè)iterable被計(jì)數(shù)或從其他的mapping (or counter)初始化：

c = Counter()                              # a new, empty counter
c = Counter('gallahad')                 # a new counter from an iterable
c = Counter({'red': 4, 'blue': 2})      # a new counter from a mapping
c = Counter(cats=4, dogs=8)         # a new counter from keyword args

如果引用的鍵沒(méi)有任何記錄，就返回一個(gè)0，而不是彈出一個(gè) KeyError

>>> c = Counter(['eggs', 'ham'])
>>> c['bacon']
0

作為dict的子類，Counter繼承了記住插入順序的功能。Counter對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算時(shí)同樣會(huì)保持順序。 結(jié)果會(huì)先按每個(gè)元素在運(yùn)算符左邊的出現(xiàn)時(shí)間排序，然后再按其在運(yùn)算符右邊的出現(xiàn)時(shí)間排序。

elements()

返回一個(gè)迭代器，其中每個(gè)元素將重復(fù)出現(xiàn)計(jì)數(shù)值所指定次。 元素會(huì)按首次出現(xiàn)的順序返回。 如果一個(gè)元素的計(jì)數(shù)值小于一，elements()將會(huì)忽略它。

>>> c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)
>>> list(c.elements())
['a', 'a', 'a', 'a', 'b', 'b']

most_common([n])

返回一個(gè)列表，其中包含n個(gè)最常見(jiàn)的元素及出現(xiàn)次數(shù)，按常見(jiàn)程度由高到低排序。 如果n被省略或?yàn)?code>None，most_common()將返回計(jì)數(shù)器中的所有元素。 計(jì)數(shù)值相等的元素按首次出現(xiàn)的順序排序：

>>> Counter('abracadabra').most_common()
[('a', 5), ('b', 2), ('r', 2), ('c', 1), ('d', 1)]
>>> Counter('abracadabra').most_common(2)
[('a', 5), ('b', 2)]

應(yīng)用場(chǎng)景

Counter對(duì)象一般有以下兩種應(yīng)用場(chǎng)景

1. 統(tǒng)計(jì)單詞在列表中的出現(xiàn)次數(shù)

>>> count = Counter()
>>> list1 = ['red', 'blue', 'red', 'green', 'blue', 'blue']
>>> for word in list1:
	count[word] += 1
>>> count
Counter({'blue': 3, 'red': 2, 'green': 1})

count[word]因?yàn)闆](méi)有在Counter對(duì)象中，所以默認(rèn)情況下會(huì)給他賦值為0，因此可以統(tǒng)計(jì)出單詞出現(xiàn)的次數(shù)

2. 找出文件中最常見(jiàn)的十個(gè)單詞

>>> import re
>>> words = re.findall(r'\w+', open('log.txt').read().lower())
>>> Counter(words).most_common(10)
[('the', 1180), ('and', 822), ('to', 810), ('of', 799), ('i', 688),
 ('you', 510),  ('a', 508), ('my', 500), ('yes', 406), ('in', 318)]

deque([iterable[, maxlen]])

返回一個(gè)新的雙向隊(duì)列對(duì)象，從左到右初始化(用方法 append()) ，從iterable（迭代對(duì)象) 數(shù)據(jù)創(chuàng)建。如果 iterable 沒(méi)有指定，新隊(duì)列為空。

Deque隊(duì)列是由?；蛘遯ueue隊(duì)列生成的。Deque 支持線程安全，內(nèi)存高效添加(append)和彈出(pop)，從兩端都可以，兩個(gè)方向的大概開(kāi)銷都是 O(1) 復(fù)雜度。

雖然list對(duì)象也支持類似操作，不過(guò)這里優(yōu)化了定長(zhǎng)操作和pop(0)和insert(0, v)的開(kāi)銷。它們引起O(n)內(nèi)存移動(dòng)的操作，改變底層數(shù)據(jù)表達(dá)的大小和位置。

如果maxlen沒(méi)有指定或者是None，deques可以增長(zhǎng)到任意長(zhǎng)度。否則，deque就限定到指定最大長(zhǎng)度。一旦限定長(zhǎng)度的deque滿了，當(dāng)新項(xiàng)加入時(shí)，同樣數(shù)量的項(xiàng)就從另一端彈出。

deque的方法

雙向隊(duì)列(deque)對(duì)象支持很多方法，大部分方法list都有

deque 用法

① linux下查看最新日志的命令是：tail -n 2 test.log，deque也可以實(shí)現(xiàn)同樣的功能

def tail(filename, n=10):
    with open(filename) as f:
        return deque(f, n)

② 維護(hù)一個(gè)近期添加元素的序列，通過(guò)從右邊添加和從左邊彈出

def moving_average(iterable, n=3):
    # moving_average([40, 30, 50, 46, 39, 44]) --> 40.0 42.0 45.0 43.0
    # http://en.wikipedia.org/wiki/Moving_average
    it = iter(iterable)
    d = deque(itertools.islice(it, n-1))
    d.appendleft(0)
    s = sum(d)
    for elem in it:
        s += elem - d.popleft()
        d.append(elem)
        yield s / n

以上就是python進(jìn)階collections標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)使用示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于python collections標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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