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Python進階系列(八)

編輯:Python

目錄

容器(Collections)

defaultdict

Counter

deque

namedtuple

enum.Enum (Python 3.4+)


容器(Collections)

Python附帶一個模塊,它包含許多容器數據類型,名字叫作collections。我們將討論它的作用和用法。

我們將討論的是:

  1. defaultdict
  2. counter
  3. deque
  4. namedtuple
  5. enum.Enum (包含在Python 3.4以上)

defaultdict

我個人使用defaultdict較多,與dict類型不同,你不需要檢查key是否存在,所以我們能這樣做:

from collections import defaultdict
colours = (
    ('Yasoob', 'Yellow'),
    ('Ali', 'Blue'),
    ('Arham', 'Green'),
    ('Ali', 'Black'),
    ('Yasoob', 'Red'),
    ('Ahmed', 'Silver'),
)
favourite_colours = defaultdict(list)
for name, colour in colours:
    favourite_colours[name].append(colour)
print(favourite_colours)

運行輸出

# defaultdict(<type 'list'>,

#   {'Arham': ['Green'],

#    'Yasoob': ['Yellow', 'Red'],

#    'Ahmed': ['Silver'],

#    'Ali': ['Blue', 'Black']

# })

另一種重要的是例子就是:當你在一個字典中對一個鍵進行嵌套賦值時,如果這個鍵不存在,會觸發keyError異常。 defaultdict允許我們用一個聰明的方式繞過這個問題。

首先我分享一個使用dict觸發KeyError的例子,然後提供一個使用defaultdict的解決方案。

問題:

some_dict = {}
some_dict['colours']['favourite'] = "yellow"

## 異常輸出:KeyError: 'colours'

解決方案:

import collections
tree = lambda: collections.defaultdict(tree)
some_dict = tree()
some_dict['colours']['favourite'] = "yellow"

運行正常

你可以用json.dumps打印出some_dict,例如:

import json
print(json.dumps(some_dict))

 輸出: {"colours": {"favourite": "yellow"}}

Counter

Counter是一個計數器,它可以幫助我們針對某項數據進行計數。比如它可以用來計算每個人喜歡多少種顏色:

from collections import Counter
colours = (
    ('Yasoob', 'Yellow'),
    ('Ali', 'Blue'),
    ('Arham', 'Green'),
    ('Ali', 'Black'),
    ('Yasoob', 'Red'),
    ('Ahmed', 'Silver'),
)
favs = Counter(name for name, colour in colours)
print(favs)

## 輸出:

## Counter({

##  'Yasoob': 2,

##  'Ali': 2,

##  'Arham': 1,

##  'Ahmed': 1

## })

我們也可以在利用它統計一個文件,例如:

with open('filename', 'rb') as f:
    line_count = Counter(f)
print(line_count)

deque

deque提供了一個雙端隊列,你可以從頭/尾兩端添加或刪除元素。要想使用它,首先我們要從collections中導入deque模塊:

from collections import deque

現在,你可以創建一個deque對象。

d = deque()

它的用法就像python的list,並且提供了類似的方法,例如:

d = deque()
d.append('1')
d.append('2')
d.append('3')
print(len(d))

## 輸出: 3

print(d[0])

## 輸出: '1'

print(d[-1])

## 輸出: '3'

你可以從兩端取出(pop)數據:

d = deque(range(5))
print(len(d))

## 輸出: 5

d.popleft()

## 輸出: 0

d.pop()

## 輸出: 4

print(d)

## 輸出: deque([1, 2, 3])

我們也可以限制這個列表的大小,當超出你設定的限制時,數據會從對隊列另一端被擠出去(pop)。

最好的解釋是給出一個例子:

d = deque(maxlen=30)

現在當你插入30條數據時,最左邊一端的數據將從隊列中刪除。

你還可以從任一端擴展這個隊列中的數據:


d = deque([1,2,3,4,5])
d.extendleft([0])
d.extend([6,7,8])
print(d)

## 輸出: deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])

namedtuple

您可能已經熟悉元組。

一個元組是一個不可變的列表,你可以存儲一個數據的序列,它和命名元組

(namedtuples)非常像,但有幾個關鍵的不同。

主要相似點是都不像列表,你不能修改元組中的數據。為了獲取元組中的數據,你需要使用整數作為索引:


man = ('Ali', 30)
print(man[0])

## 輸出: Ali

嗯,那namedtuples是什麼呢?它把元組變成一個針對簡單任務的容器。你不必使用整數索引來訪問一個namedtuples的數據。你可以像字典(dict)一樣訪問namedtuples,但namedtuples是不可變的。

from collections import namedtuple
Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="perry", age=31, type="cat")
print(perry)

## 輸出: Animal(name='perry', age=31, type='cat')

print(perry.name)

## 輸出: 'perry'

現在你可以看到,我們可以用名字來訪問namedtuple中的數據。我們再繼續分析它。一個命名元組(namedtuple)有兩個必需的參數。它們是元組名稱和字段名稱。

在上面的例子中,我們的元組名稱是Animal,字段名稱是'name','age'和'type'。

namedtuple讓你的元組變得自文檔了。你只要看一眼就很容易理解代碼是做什麼的。

你也不必使用整數索引來訪問一個命名元組,這讓你的代碼更易於維護。

而且,namedtuple的每個實例沒有對象字典,所以它們很輕量,與普通的元組比,並不需要更多的內存。這使得它們比字典更快。

然而,要記住它是一個元組,屬性值在namedtuple中是不可變的,所以下面的代碼不能工作:

from collections import namedtuple
Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="perry", age=31, type="cat")
perry.age = 42

## 輸出:

## Traceback (most recent call last):

## File "", line 1, in

## AttributeError: can't set attribute

你應該使用命名元組來讓代碼自文檔,它們向後兼容於普通的元組,這意味著你可以既使用整數索引,也可以使用名稱來訪問namedtuple:

from collections import namedtuple
Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="perry", age=31, type="cat")
print(perry[0])

## 輸出: perry

最後,你可以將一個命名元組轉換為字典,用法如下:

from collections import namedtuple
Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="Perry", age=31, type="cat")
print(perry._asdict())

## 輸出: OrderedDict([('name', 'Perry'), ('age', 31), ...

enum.Enum (Python 3.4+)

另一個有用的容器是枚舉對象,它屬於enum模塊,存在於Python 3.4以上版本中(同時作為一個獨立的PyPI包enum34供老版本使用)。Enums(枚舉類型)基本上是一種組織各種東西的方式。

讓我們回顧一下上一個'Animal'命名元組的例子。

它有一個type字段,問題是,type是一個字符串。

那麼問題來了,萬一程序員輸入了Cat,因為他按到了Shift鍵,或者輸入了'CAT',甚至'kitten'?

枚舉可以幫助我們避免這個問題,通過不使用字符串。考慮以下這個例子:

from collections import namedtuple
from enum import Enum
class Species(Enum):
    cat = 1
    dog = 2
    horse = 3
    aardvark = 4
    butterfly = 5
    owl = 6
    platypus = 7
    dragon = 8
    unicorn = 9

    # 依次類推

    # 但我們並不想關⼼同⼀物種的年齡,所以我們可以使用一個別名   

kitten = 1 # (譯者注:幼小的貓咪)
    puppy = 2 # (譯者注:幼小的狗狗)
Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="Perry", age=31, type=Species.cat)
drogon = Animal(name="Drogon", age=4, type=Species.dragon)
tom = Animal(name="Tom", age=75, type=Species.cat)
charlie = Animal(name="Charlie", age=2, type=Species.kitten)

現在,我們進行一些測試:

 charlie.type == tom.type

True

這樣就沒那麼容易錯誤,我們必須更明確,而且我們應該只使用定義後的枚舉類型。

有三種方法訪問枚舉數據,例如以下方法都可以獲取到'cat'的值:

Species(1)
Species['cat']
Species.cat

這只是一個快速浏覽collections模塊的介紹,建議你閱讀本文最後的官方文檔。


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