Python3学习笔记20——collections

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

namedtuple

我们知道tuple可以表示不变集合，例如，一个点的二维坐标就可以表示成：
p=(1,2)

但是，看到（1，2）很难看出这个tuple是用来表示一个坐标的。
定义一个class又小题大做了，这时，namedtuple就派上了用场：

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

1
2

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。

这样一来，我们用numedtuple可以很方便地定义一种数据类型，它具备tuple的不变性，又可以根据属性来引用，使用十分方便。

可以验证创建的Point对象是tuple的一种子类：

print(isinstance(p,Point))
print(isinstance(p,tuple))

True
True

类似的，如果要用坐标和半径表示一个圆，也可以用namedtuple定义：

Circle=namedtuple('Circle',['x','y','r'])

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时线性存储，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，适合用于队列和栈：

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

deque([‘y’, ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘x’])

deque除了实现list的append（）和pop（）外，还支持appendleft（）和popleft（），这样就可以非常高效地往头部添加或删除元素。

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')
dd['key1']='abc'
print(dd['key1'])
print(dd['key2'])

abc
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。

除了key不存在时返回默认值，defaultdict的其他行为跟dict是完全一样的。

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)])
print(d)
od=OrderedDict([('a',1),('b',2),('c',3)])
print(od)

{‘a’: 1, ‘b’: 2, ‘c’: 3}
OrderedDict([(‘a’, 1), (‘b’, 2), (‘c’, 3)])

注意，OrderedDict的Key会按照插入的顺序排列，不是Key本身排序：

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 LastUpdateOrderedDict(OrderedDict):

    def __init__(self,capacity):
        super(LastUpdateOrderedDict,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)

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()
for ch in 'programming':
    c[ch]=c[ch]+1
print(c)

输出结果：
Counter({‘r’: 2, ‘g’: 2, ‘m’: 2, ‘p’: 1, ‘o’: 1, ‘a’: 1, ‘i’: 1, ‘n’: 1})

Counter实际上也是dict的一个子类，上面的结果可以看出，字符’g‘、’m‘、’r‘各出现了两次，其他字符各出现了一次。

小结：
collections模块提供了一些有用的集合类，可以根据需要选用。