每天学点Python之collections

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collections模块在内置数据类型（dict、list、set、tuple）的基础上，提供了几个额外的数据类型：ChainMap、Counter、deque、defaultdict、namedtuple和OrderedDict等。

ChainMap

ChainMap是python3的新特性，它用来将多个map组成一个新的单元（原来的map结构仍然存在，类似于这些map被存在了一个list之中），这比新建一个map再将其他map用update加进来快得多。通过ChainMap可以来模拟嵌套的情景，而且多用于模板之中。

ChainMap支持普通map的所有操作，下面主要展示一下它的特性：

# 新建ChainMap及它的结构In[2]: from collections import ChainMapIn[3]: m1 = {'color': 'red', 'user': 'guest'}In[4]: m2 = {'name': 'drfish', 'age': '18'}In[5]: chainMap = ChainMap(m1, m2)In[6]: print(chainMap.items())ItemsView(ChainMap({'user': 'guest', 'color': 'red'}, {'age': '18', 'name': 'drfish'}))# 获取ChainMap中的元素In[7]: print(chainMap.get('name'))drfishIn[8]: print(chainMap.get('not'))None# 新增mapIn[9]: m3 = {'data': '1-6'}In[10]: chainMap = chainMap.new_child(m3)In[11]: print(chainMap.items())ItemsView(ChainMap({'data': '1-6'}, {'user': 'guest', 'color': 'red'}, {'age': '18', 'name': 'drfish'}))# parents属性In[12]: print(chainMap.parents)ChainMap({'user': 'guest', 'color': 'red'}, {'age': '18', 'name': 'drfish'})In[13]: print(chainMap.parents.parents)ChainMap({'age': '18', 'name': 'drfish'})In[14]: print(chainMap.parents.parents.parents)ChainMap({})# maps属性In[15]: chainMap.mapsOut[15]: [{'data': '1-6'}, {'color': 'red', 'user': 'guest'}, {'age': '18', 'name': 'drfish'}]

• 可以传入多个map来初始化ChainMap，如参数为空，会自动加入一个空的map
• 获取的key如果不存在，则返回None
• 可以通过net_child()方法来新增map，新的map添加在前面
• parents属性返回除去第一个map后的ChainMap实例。

Counter

Counter是一个简单的计数器，使用起来非常方便。

初始化

Counter的初始化支持多种形式

In[18]: from collections import CounterIn[19]: c = Counter()In[20]: c = Counter('hello')In[21]: c = Counter({'a':3,'b':19})In[22]: c = Counter(cats=2,dogs=1)In[23]: cOut[23]: Counter({'cats': 2, 'dogs': 1})

Counter对于不存在的元素会返回0，如果要删除则需要用到del：

In[23]: cOut[23]: Counter({'cats': 2, 'dogs': 1})In[24]: c['birds']Out[24]: 0In[25]: del c['cats']In[26]: cOut[26]: Counter({'dogs': 1})

elements()方法会返回所有的元素，有几个就返回几个；而most_common(n)方法可以返回数量排前n的元素及其数目：

In[29]: c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)In[30]: list(c.elements())Out[30]: ['a', 'a', 'a', 'a', 'b', 'b']In[33]: c.most_common(1)Out[33]: [('a', 3)]

不同的Counter之间还可以进行运算操作，subtract()方法进行减法后会影响调用方；&操作表示取两个中数目小的一个（如果只在一个Counter中存在，则结果集中也没有），|操作取数目大的。

In[46]: c = Counter(a=13, b=11)In[47]: d = Counter(a=1, b=2)In[48]: c.subtract(d)In[49]: cOut[49]: Counter({'a': 12, 'b': 9})In[51]: c+dOut[51]: Counter({'a': 13, 'b': 11})In[52]: c-dOut[52]: Counter({'a': 11, 'b': 7})In[54]: c&dOut[54]: Counter({'a': 1, 'b': 2})In[55]: c|dOut[55]: Counter({'a': 12, 'b': 9})

注：进行运算操作时，如果数目结果为负的会被直接忽略

deque

deque就是一个双端队列，与list非常相似，不过可以同时在list的左边增删元素：

In[72]: dq = deque('abd')In[73]: dqOut[73]: deque(['a', 'b', 'd'])In[74]: dq.append('1')In[75]: dq.appendleft('-1')In[76]: dqOut[76]: deque(['-1', 'a', 'b', 'd', '1'])In[77]: dq.popleft()Out[77]: '-1'In[78]: dq.extendleft("hello")In[79]: dqOut[79]: deque(['o', 'l', 'l', 'e', 'h', 'a', 'b', 'd', '1'])

注意extendleft(x)方法相当于先把x翻转后在添加到列表前端。然后比较好用的是rotate方法，可以使队列中的元素顺序前移或者后移：

In[82]: dq=deque("12345")In[83]: dqOut[83]: deque(['1', '2', '3', '4', '5'])In[84]: dq.rotate(2)In[85]: dqOut[85]: deque(['4', '5', '1', '2', '3'])In[86]: dq.rotate(-4)In[87]: dqOut[87]: deque(['3', '4', '5', '1', '2'])

defaultdict

defaultdict在普通的dict之上添加了默认工厂，使得键不存在时会自动生成相应类型的值：

In[88]: from collections import defaultdictIn[89]: d = defaultdict(int)In[90]: d['a']Out[90]: 0In[91]: d = defaultdict(dict)In[92]: d['a']Out[92]: {}

如果初始化时没有加入默认工厂，则同样会抛出KeyError错误：

In[93]: d = defaultdict()In[94]: d['a']Traceback (most recent call last):    d['a']KeyError: 'a'

namedtuple

namedtuple是tuple的加强版本，最大的作用就是给tuple的每个位置的值设置了别名，增加了程序的可读性：

In[95]: from collections import namedtupleIn[96]: Point = namedtuple("Point",['x','y'])In[97]: p = Point(1,2)In[98]: p.xOut[98]: 1In[99]: p.yOut[99]: 2

由于有了别名，相当于形成了一个字典，namedtuple可以转化为下面要介绍的OrderedDict,同时也可以通过字典转化而来：

In[100]: p._asdict()Out[100]: OrderedDict([('x', 1), ('y', 2)])In[101]: d = {'x':11,'y':22}In[102]: Point(**d)Out[102]: Point(x=11, y=22)

namedtuple也提供了获取所有域及修改相应值的方法：

In[108]: pOut[108]: Point(x=1, y=2)In[109]: p._fieldsOut[109]: ('x', 'y')In[110]: p._replace(x=10)Out[110]: Point(x=10, y=2)

OrderedDict

dict是无序，但有时我们希望字典是有序的，OrderedDict提供了这项服务，OrderedDict中的键值对是按照他们加入时的顺序存储的：

In[130]: fruit=(('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1))In[131]: d = dict(fruit)In[132]: dOut[132]: {'apple': 4, 'banana': 3, 'orange': 2, 'pear': 1}In[135]: d.popitem()Out[135]: ('apple', 4)In[136]: d.popitem()Out[136]: ('orange', 2)In[137]: d.popitem()Out[137]: ('banana', 3)In[138]: d.popitem()Out[138]: ('pear', 1)In[133]: od = OrderedDict(fruit)In[134]: odOut[134]: OrderedDict([('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1)])In[139]: od.popitem()Out[139]: ('pear', 1)In[140]: od.popitem()Out[140]: ('orange', 2)In[141]: od.popitem()Out[141]: ('banana', 3)In[142]: od.popitem()Out[142]: ('apple', 4)

注：OrderedDict中popitem(last=True)函数如果last设置为False，则先加入的先弹出

可以通过move_to_end(key, last=True)函数来改变键值对的位置，True时移到末尾，False移到开头：

In[146]: odOut[146]: OrderedDict([('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1)])In[147]: od.move_to_end('apple')In[148]: odOut[148]: OrderedDict([('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1), ('apple', 4)])In[149]: od.move_to_end('pear',False)In[150]: odOut[150]: OrderedDict([('pear', 1), ('banana', 3), ('orange', 2), ('apple', 4)])