二十九、深入Python中的collections模块

• 2020 年 11 月 27 日
• AI
• Python

@Author： Runsen

collections模块是一个不用不知道，一用就上瘾的模块。这里主要介绍OrderedDict类、defaultdict类、Counter类、namedtuple类和deque类。

@[TOC]

collections

collections的常用类型有：

• 计数器(Counter)

• 双向队列(deque)

• 默认字典(defaultdict)

• 有序字典(OrderedDict)

• 可命名元组(namedtuple)

Counter

计数器（counter）以字典的形式返回序列中各个字符出现的次数，值为key，次数为value

Counter是对字典类型的补充，用于追踪值得出现次数 。

import collections

counter = collections.Counter("My name is Runsen")
print(counter)

输出如下

Counter({' ': 3, 'n': 3, 'e': 2, 's': 2, 'M': 1, 'y': 1, 'a': 1, 'm': 1, 'i': 1, 'R': 1, 'u': 1})

取得元素重复次数的值

print(counter[' '])
3

elements()取得计数器中的所有元素。

注：此处非所有元素集合，而是包含所有元素集合的迭代器.

counter = collections.Counter('abcabcabcdabcdef') 
print(counter)
# 输出如下
Counter({'a': 4, 'b': 4, 'c': 4, 'd': 2, 'e': 1, 'f': 1})

print(counter.elements())
# 输出如下
<itertools.chain object at 0x0000025B1477BF98>

print(list(counter.elements()))
# 输出如下
['a', 'a', 'a', 'a', 'b', 'b', 'b', 'b', 'c', 'c', 'c', 'c', 'd', 'd', 'e', 'f']

将Counter按照value从大到小排列，获取前N个元素，需要使用函数most_common

# most_common(N)数量从大到小排列，获取前N个元素 
print(counter.most_common(3))
# 输出如下
[('a', 4), ('b', 4), ('c', 4)]

sorted将Counter中的key进行排序，返回的是所有key的列表

# sorted()列出所有不同的元素并排序 
print(sorted(counter))

# 输出如下
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']

将Counter转换成字符串，字符串的join方法可以解决。注意不是原来的模样。

# 转换成字符串 
print(''.join(counter.elements()))
# aaaabbbbccccddef
print(''.join(list(counter.elements())))

update()更新计数器，其实在原本的counter更新计数器,如果原来没有，则新建key，如果有value则加一

# update()更新计数器，
d = collections.Counter('a') 
counter.update(d) 
print(counter) 
# 输出如下
Counter({'a': 5, 'b': 4, 'c': 4, 'd': 2, 'e': 1, 'f': 1})

update()更新计数器，那么subtract()相减计数器的values，即原来的计数器中的每一个元素的数量减去后添加的元素的数量

counter.subtract('abdabcabcg') 
print(counter)

# 输出如下
Counter({'a': 2, 'c': 2, 'b': 1, 'd': 1, 'e': 1, 'f': 1, 'g': -1})

deque

deque支持从任意一端增加和删除元素。更为常用的两种结构，就是栈和队列。

deque的常见操作

#定义一个空的双向队列
d = collections.deque()

#从右端增加元素
d.extend("Runsen") 
d.append("Maoli")
d.append("Python")
d.append("king")

#从左端增加元素
d.appendleft('left')
print(d)
# 输出如下 (注意：extend和append的区别)
deque(['left', 'R', 'u', 'n', 's', 'e', 'n', 'Maoli', 'Python', 'king'])

# reverse()反转队列 
print(d.reverse())
d.reverse()
print(d)
# 输出如下
None
deque(['king', 'Python', 'Maoli', 'n', 'e', 's', 'n', 'u', 'R', 'left'])


d.reverse()
d.extend(['qq','ww','ee']) 
print(d) 
# deque(['left', 'R', 'u', 'n', 's', 'e', 'n', 'Maoli', 'Python', 'king', 'qq', 'ww', 'ee'])


# count()计数 
print(d.count('R'))
# 输出如下
1

# clear()清空队列 
d.clear() 
print(d) 
# 输出如下
deque([])

# index()取得元素下标 
print(d.index('Maoli'))
# 输出如下
7

# insert()指定位置插入元素 
d.insert(1,'Runsen') 
print(d) 
# deque(['left', 'Runsen',R', 'u', 'n', 's', 'e', 'n', 'Maoli', 'Python', 'king', 'qq', 'ww', 'ee'])

OrderedDict

使用dict时要保持Key的顺序，可以用OrderedDict。

from collections import OrderedDict 
dic = OrderedDict() 
dic['k1'] = 'v1' 
dic['k2'] = 'v2' 
dic['k3'] = 'v3' 
print(dic) 
# 输出如下
OrderedDict([('k1', 'v1'), ('k2', 'v2'), ('k3', 'v3')])

# 字典所有的键 
print(dic.keys())
# 输出如下

odict_keys(['k1', 'k2', 'k3'])
    
# 字典所有值 
print(dic.values())
# 输出如下
odict_values(['v1', 'v2', 'v3'])
    
# items() 方法以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组 
print(dic.items())

# 输出如下
odict_items([('k1', 'v1'), ('k2', 'v2'), ('k3', 'v3')])
    

#pop()方法，删除指定的键值 
dic.pop('k1')  
print(dic) 
# 输出如下
OrderedDict([('k2', 'v2'), ('k3', 'v3')])


#popitem()方法，默认删除字典最后一个元素 
dic.popitem() 
print(dic) 
# 输出如下
OrderedDict([('k2', 'v2')])

# update()更新字典 
dic.update({'k1':'v1111','k10':'v10'}) 
print(dic) 
# 输出如下
OrderedDict([('k2', 'v2'), ('k1', 'v1111'), ('k10', 'v10')])

OrderedDict和字典操作完全相同，区别在于OrderedDict的Key会按照插入的顺序排列，不是Key本身排序

>>> 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)])

defaultdict

在使用字典的时候, 如果在使用不存在的key的时候发生KeyError这样的一个报错, 这时候就该defaultdict登场了。

defaultdict接受一个工厂函数作为参数来构造：dict =defaultdict( factory_function)

这个factory_function可以是list、set、str等等，作用是当key不存在时，返回的是工厂函数的默认值，比如list对应[ ]，str对应的是空字符串，set对应set( )，int对应0，如下举例：

from collections import defaultdict

dict1 = defaultdict(int)
dict2 = defaultdict(set)
dict3 = defaultdict(str)
dict4 = defaultdict(list)
dict1[2] ='two'

print(dict1[1])
print(dict2[1])
print(dict3[1])
print(dict4[1])

# 输出如下
0
set()

[]

defaultdict类接受类型名称作为初始化函数的参数，这样使得默认值的取值更加灵活。

s = 'mynameisrunsen'
d = collections.defaultdict(int)
for k in s:
    d[k] += 1
print(d)

# 输出如下
defaultdict(<class 'int'>, {'m': 2, 'y': 1, 'n': 3, 'a': 1, 'e': 2, 'i': 1, 's': 2, 'r': 1, 'u': 1})

练习有如下值集合 [11,22,33,44,55,66,77,88,99,99]。

下面将所有大于 55的值保存至字典的第一个key中，将小于 55 的值保存至第二个key的值中。

下面通过defaultdict默认字典对列表进行划分。

all_list = [11,22,33,44,55,66,77,88,99]
dic = collections.defaultdict(list)
for i in all_list:
    if i > 55:
        dic['k1'].append(i)
    else:
        dic['k2'].append(i)
print(dic)
# 输出如下
defaultdict(<class 'list'>, {'k2': [11, 22, 33, 44, 55], 'k1': [66, 77, 88, 99]})

也可以使用字典，具体代码如下。

all_list = [11,22,33,44,55,66,77,88,99]
dic = {}
for i in all_list:
    if i > 55:
        if "k1" in dic.keys():
            dic['k1'].append(i)
        else:
            dic['k1'] = [i,]
    else:
        if "k2" in dic.keys():
            dic['k2'].append(i)
        else:
            dic['k2'] = [i,]
print(dic)
# 输出如下
{'k2': [11, 22, 33, 44, 55], 'k1': [66, 77, 88, 99]}

namedtuple

namedtuple是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。

使用命名元组的步骤：

# 将元组封装为一个类，可以通过字段名（属性名）来访问元组中的值
# 支持元组的所有操作
from collections import namedtuple
# 1、定义一个类
Runsen = namedtuple('Runsen', ['name','sex','age'])
# 2、创建对象
runsen = Runsen("Runsen", "帅男", 21)
# 3、获取命名元组的值
print(runsen[1])    # 支持元组的索引取值  
print(runsen[-2:])  # 支持切片
print(runsen.name)  # 支持通过字段名来取值 
# _fields，获取命名元组的所有属性名
print(runsen._fields)
# _asdict方法，将元组转化为字典
print(runsen._asdict())

# 输出如下

帅男
('帅男', 21)
Runsen
('name', 'sex', 'age')
OrderedDict([('name', 'Runsen'), ('sex', '帅男'), ('age', 21)])

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