盘一盘 Python 系列特别篇 - Collection

本文含 4818 字，6 图表截屏

建议阅读 26 分钟

本文是 Python 系列的特别篇的第十二篇

引言

我们在【盘一盘 Python 下】一贴介绍过 5 种类型的容器型（container）数据，分别是字符串（string）、列表（list）、元组（tuple）、字典（dictionary）和集合（set）。

顾名思义，容器型就是将一组元素打包在一起。有人觉得字符串不是容器型数据，但我认为它将一个个字符（character）打包在一起，因此也算是容器型数据。

今天我们来介绍除上面 5 个之外的容器型数据，统称 Collection，见下图。

上图中的 UserDict, UserList 和 UserString 只是字典、列表和字符串的一个简单封装，而 frozenset 就是“元素不可修改”的集合，它们平时使用的频率很少，因此略过不讲。

本帖只介绍 6 种使用较多（和上面 4 种较少的相比而言）的 Collection，它们是

namedtuple
defaultdict
Counter
deque
ChainMap
OrderedDict

再具体讲它们之前，我们来思考一个基础问题，为什么要创造它们？字符串列表元组字典集合这“五大金刚”不香吗？创造它们一定是五大金刚有缺陷，先看看它们之间的功能总结。

请思考：

元组的可读性太差但不可修改，字典的可读性强但可修改，两者一结合便是命名元组 (namedtuple)。
在读写字典时，如果键不存在会报错，那么就有了默认字典 (defaultdict)。
计数器 (Counter) 是个字典的子类，能快速计量元素出现的个数。
列表只能从尾部添加元素，不能从头部，那么就有了双端队列 (deque)。
在多个字典上操作效率不高，那么就有了链式映射 (ChainMap)。
原来普通字典在读取中不能记录放入元素的顺序（现在可以了），那么就有了有序字典 (OrderedDict)。因此我觉得有序字典现在用处不大，但还是讲讲吧。

你看带着这种思路学习新知识，是不是目的性更强一些，也更容易记住知识点。

namedtuple

命名元组 (namedtuple) 是元组和字典的混合体，它赋予每个元素含义 (字典的特性)，而且元素不可修改 (元组的特性)。

创建命名元组需要设定两个必需参数：元组名称，字段名称。

FP = namedtuple('FP', ['asset', 'instrument'])FP

__main__.FP

其中 FP 是 Financial Product 的缩写，我们发现 namedtuple 创建的和类 (class) 很像。

有了“类”，我们可以创建“对象”了，来试试创建一个外汇欧式期权（FX European Option），语法如下：

product = FP('FX', 'European Option')product

FP(asset='FX', instrument='European Option')

像字典一样查看其键 (用 _fields)，像元组一样查看其值的索引 (用 index) 和计数 (用 count)。

product._fields

('asset', 'instrument')

product.index('FX')

product.count('FX')

获取元素有三种方法：

像元祖那样用数值索引
像对象那样用点 .
像对象那样用函数 getattr

print( product[0] )print( product.asset )print( getattr(product, 'asset') )




    
FX
FX
FX

元组不可修改，命名元组也是，应该直接更新其元素会报错。

product.asset = 'IR'

但可以用 _replace 函数更新其值，并生成新的命名元组，比如把资产类别从外汇 FX 换到商品 CM。

product = product._replace(asset='CM')product

FP(asset='CM', instrument='European Option')

用 _make 函数创建新的命名元组

product1 = FP._make(['IR', 'Basis Swap'])product1

FP(asset='IR', instrument='Basis Swap')

还可以用字典打散的形式来创建命名元组

product2 = FP(**{'asset':'EQ', 'instrument':'Accumulator'})product2

FP(asset='EQ', instrument='Accumulator')

defaultdict

默认字典 (defaultdict) 和字典不同，我们不需要检查键是否存在，对于不存在的键，会赋一个默认值。

issubclass(defaultdict, dict)

True

创建默认字典时候记住要先设定好其值类型，用 int 举例先。

nums = defaultdict(int)  nums['one'] = 1nums['two'


    
] = 2nums['three'] = 3 print( nums['four'] )print( nums )

0
defaultdict(<class 'int'>, {'one': 1, 'two': 2, 'three': 3, 'four': 0})

你看，字典 nums 没有 'four' 这个键，因此给它赋予整型变量的默认值 0，如果是浮点型变量，那么默认值是 0.0，如果是字符串，那么默认值是 ''。

再把类型设为 list 来举例。

def_dict = defaultdict(list)def_dict['one'] = 1def_dict['missing']def_dict['another_missing'].append(4)def_dict

defaultdict(list, {'one': 1, 'missing': [], 'another_missing': [4]})

当键为 'missing' 和 'another_missing' 时，空列表 [] 作为默认值赋给其键对应的值。

Counter

计数器 (Counter) 是字典的子类，提供了可哈希（hashable）对象的计数功能。可哈希就是可修改（mutable），比如列表就是可哈希或可修改。

issubclass(Counter, dict)

True

一个简单例子来看 Counter 怎么使用。

l = [1,2,3,4,1,2,6,7,3,8,1,2,2]  answer = Counter(l)print(answer)print(answer[2])

Counter({2: 4, 1: 3, 3: 2, 4: 1, 6: 1, 7: 1, 8: 1})
4

结果很直观，不用解释了。

deque

双端队列 (deque) 可让我们从头/尾两端添加或删除元素。

首先创建双端队列。

deq = deque([1, 10.31, 'Python'])  print(deq)

deque([1, 10.31, 'Python'])

我们知道列表里用 append,extend 和 pop 方法，它们只能从尾部添加或删除元素，那么在双端队列里有 appendleft, extendleft 和 popleft 方法，从左边，即尾部，添加或删除元素。看例子。

使用 append 和 appendleft，把参数来整块添加。

deq.append('OK')  deq.appendleft(True)  print(deq)

deque([True, 1, 10.31, 'Python', 'OK'])

使用 extend 和 extendleft ，把参数来打散添加，列表 ['Go', 0] 打散成两个元素添加上去，如果是 append 那么就把这个列表当成整体添加上去。

deq.extend(['Go',0])  deq.extendleft([None,'I'])  print(deq)

deque(['I', None, True, 1, 10.31, 'Python', 'OK', 'Go', 0])

使用 pop 和 popleft 来删除元素。

p1 = deq.pop()  p2 = deq.popleft()  print(p1, p2)print(deq)

0 I
deque([None, True, 1, 10.31, 'Python', 'OK', 'Go'])

ChainMap

链式映射 (ChainMap) 可看成字典的容器，将多个映射串联起来，这样它们就可以作为一个单元处理。通常比创建一个新字典和多次调用 update 函数要快很多。

首先创建链式映射，先创建三个字典，再把它们打包成 ChainMap。

toys = {'San Guo Sha': 30, 'Monopoly': 20}computers = {'Mac': 1000, 'Lenovo': 800, 'Acer': 400}clothing = {'Jeans': 40, 'Tees': 10}

inventory = ChainMap( toys, computers, clothing )inventory

ChainMap({'San Guo Sha': 30, 'Monopoly': 20},
         {'Mac': 1000, 'Lenovo': 800, 'Acer': 400},
         {'Jeans': 40, 'Tees': 10})

查看键大富豪， 'Monopoly' 对应的值。

inventory['Monopoly']

如果多个字典都有某个键，那么返回第一个含该键的字典的值。

用 get() 函数查看超级玛丽，'Super Mario'，如果每个字典都没此键，不返回值也不报错。

inventory.get('Super Mario')

删除三国杀， 'San Guo Sha'。

p = inventory.pop('San Guo Sha')print(p)inventory

30
ChainMap({'Monopoly': 20}, 
         {'Mac': 1000


    
, 'Lenovo': 800, 'Acer': 400}, 
         {'Jeans': 40, 'Tees': 10})

在 Toy 字典中添加任天堂，'Nintendo'。

toys['Nintendo'] = 200inventory

ChainMap({'Monopoly': 20, 'Nintendo': 200}, 
         {'Mac': 1000, 'Lenovo': 800, 'Acer': 400}, 
         {'Jeans': 40, 'Tees': 10})

OrderedDict

有序字典 (OrderedDict) 是字典的子类，就像常规字典一样，它会记录放入元素的顺序，但现在常规字典也有这种功能了，因此有序字典的存在意义也不大了。

issubclass(OrderedDict, dict)

True

首先创建有序词典和常规字典，发现两者都是按着元素放入的顺序来记录的。

order = OrderedDict()  order['b'] = 1  order['a'] = 2  order['c'] = 3  print(order)




    
OrderedDict([('b', 1), ('a', 2), ('c', 3)])

unordered = dict()unordered['b'] = 1unordered['a'] = 2unordered['c'] = 3print(unordered)

{'b': 1, 'a': 2, 'c': 3}

在有序词典中，有一个 reversed() 函数，可以逆序返回字典的键。对比下面两个例子。

for key in order:    print( key, ':', order[key] )

b : 1
a : 2
c : 3

for key in reversed(order):    print( key, ':', order[key] )

c : 3
a : 2
b : 1

结果很直观，不解释了。

总结

就一张图，看那些连点的细节，不解释。

Stay Tuned！