Python学习(十二)—— 常用内建模块collections

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collections是Python内建的一个集合模块,提供了许多有用的集合类。

1.namedtuple

namedtuple是一个函数,它用来创建一个自定义的tuple对象,并且规定了tuple元素的个数,并可以用属性而不是索引来引用tuple的某个元素。

用namedtuple来创建坐标Point对象:

>>> from collections import namedtuple
>>> Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
>>> p = Point(1, 2)
>>> p.x
1
>>> p.y
2

用namedtuple来创建圆Circle对象:

# namedtuple('名称', [属性list]):
Circle = namedtuple('Circle', ['x', 'y', 'r'])

2.deque

使用list存储数据时,按索引访问元素很快,但是插入和删除元素就很慢了,因为list是线性存储,数据量大的时候,插入和删除效率很低。

deque是为了高效实现插入和删除操作的双向列表,适用于队列和栈:

>>> from collections import deque
>>> q = deque(['a', 'b', 'c'])
>>> q.append('x')
>>> q.appendleft('y')
>>> q
deque(['y', 'a', 'b', 'c', 'x'])

deque提供的操作有:

操作 含义
append() 从队列尾插入元素
pop() 从队列尾删除元素
appendleft() 从队列头插入元素
popleft() 从队列头删除元素

3.defaultdict

使用dict时,如果引用的Key不存在,就会抛出KeyError。如果希望key不存在时,返回一个默认值,就可以用defaultdict

>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(lambda: 'N/A')                # 注意默认值是调用函数返回的,而函数在创建defaultdict对象时传入
>>> dd['key1'] = 'abc'
>>> dd['key1'] # key1存在
'abc'
>>> dd['key2'] # key2不存在,返回默认值
'N/A'

4.OrderedDict

使用dict时,Key是无序的。在对dict做迭代时,我们无法确定Key的顺序。

如果要保持Key的顺序,可以用OrderedDict

>>> from collections import OrderedDict
>>> d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>> d # dict的Key是无序的
{'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会按照插入的顺序排序,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的顺序返回
['z', 'y', 'x']

注意,OrderedDict的Key会按照插入的顺序排序,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的顺序返回
['z', 'y', 'x']

OrderedDict可以实现一个FIFO(先进先出)的dict,当容量超出限制时,先删除最早添加的Key:

from collections import OrderedDict

class LastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):

    def __init__(self, capacity):
        super(LastUpdatedOrderedDict, self).__init__()
        self._capacity = capacity                            # 初始化fifo容量

    def __setitem__(self, key, value):
        containsKey = 1 if key in self else 0                # 判断key是否已存在
        if len(self) - containsKey >= self._capacity:        # 若超过容量,删除栈顶元素
            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

(1)使用ChainMap可以将多个字典串联起来,当做一个字典来处理:

from collections import ChainMap

# 构造两个字典
user_dict1 = {"a": "xiaohong", "b": "xiaohua"}
user_dict2 = {"c": "xiaopang", "d": "xiaoming"}

# 通过ChainMap将两个字典串联起来,合成一个新字典
new_dict = ChainMap(user_dict1, user_dict2)

# 打印新字典
print(new_dict)
# ChainMap({'a': 'xiaohong', 'b': 'xiaohua'}, {'c': 'xiaopang', 'd': 'xiaoming'})

(2)直接访问串联起来的数据:

print(new_dict["c"])
# xiaopang

(3)当不同的字典具有相同的主键的时候,在遍历串联之后的数据时,会只能遍历到之前的:

user_dict1 = {"a": "xiaohong", "b": "xiaohua"}
user_dict2 = {"b": "xiaopang", "d": "xiaoming"}
new_dict = ChainMap(user_dict1, user_dict2)

for key, value in new_dict.items():
    print(key, value)

# d xiaoming
# b xiaohua    # 只获取到user_dict1中的b,而user_dict2中的b被忽略
# a xiaohong

(4)动态添加新的dict:

# new_dict.new_child(new_dict)
#
# print(new_dict)
# for key, value in new_dict.items():
#     print(key, value)

(5)maps 方法会将串联起来的字典以列表的形式展示:

print(new_dict.maps)
# [{'a': 'xiaohong', 'b': 'xiaohua'}, {'c': 'xiaopang', 'd': 'xiaoming'}]

(6)ChainMap 并不是对源数据的拷贝,而是 指向源数据:

new_dict.maps[0]["a"] = "pangzi"

print(new_dict)
# ChainMap({'a': 'pangzi', 'b': 'xiaohua'}, {'c': 'xiaopang', 'd': 'xiaoming'})

6.Counter

Counter是一个简单的计数器,例如,统计字符出现的个数:

>>> from collections import Counter
>>> c = Counter()                 # 构造计数器,该计数器实际上是一个dict
>>> for ch in 'programming':      # 每一个c[key]的初始值为0
...     c[ch] = c[ch] + 1
...
>>> c
Counter({'g': 2, 'm': 2, 'r': 2, 'a': 1, 'i': 1, 'o': 1, 'n': 1, 'p': 1})

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