Python中的collections模块

Python中的 collections提供许多容器数据类型，这个模块实现了一些专门化的容器，提供了对Python的通用内建容器 dict、 list、 set和 tuple的补充。

容器	功能
namedtuple()	一个工厂函数，用于创建元组的子类
deque	类似列表的队列，但append和pop在其两端的速度都极快
ChainMap	类似字典的类，用于创建包含多个映射的单个视图
Counter	用于计数hashable对象的字典子类
OrderedDict	字典的子类，能记住条目被添加的顺序
defaultDict	字典的子类，通过调用用户指定的工厂函数，为键提供默认值
UserDict	封装了字典对象，简化了字典子类化
UserList	封装了列表对象，简化了列表子类化
UserString	封装了字符串对象，简化了字符串子类化

1.Counter对象

Counter是一个计数器工具，目的是为了快速记账，例如：

from collections import Counter
cnt: Counter = Counter()
words = ["apple", "banana", "apple", "orange", "banana", "apple"]
for word in words:cnt[word] += 1
print(cnt)

>> Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})

Counter可以将元素储存为字典的键而它们的计数储存为字典的值。计数可以为任何整数，包括零或负的计数值。

Counter可以使用如下的方式来进行初始化

c = Counter()                           # a new, empty counter
c = Counter('gallahad')                 # a new counter from an iterable
c = Counter({'red': 4, 'blue': 2})      # a new counter from a mapping
c = Counter(cats=4, dogs=8)             # a new counter from keyword args

如果查询的值不在Counter中，则会返回0，而不是像字典以用返回一个KeyError。

c = Counter(cats=4, dogs=8)             # a new counter from keyword args
c['birds']

>>> 0

设置一个计数为0，并不会从Counter中删除它，若要删除它则使用del

c = Counter(cats=4, dogs=8)             # a new counter from keyword args
c['cats'] = 0
del c['dogs']
print(c)

Counter({'cats': 0})

2.deque对象

deque是一种双端队列[double end queue]，我们可以利用这个双端队列来实现数据结构中的栈stack和队列queue。deque支持以下方法：

方法	功能
append(x)	将x添加到右端
appendleft(x)	将x添加到左端
clear()	移除所有元素，使其长度为0
copy()	创建一份浅拷贝
count(x)	统计deque中元素等于x的个数
extend(iterable)	拓展deque的右侧，通过添加iterable参数中的元素
extendleft(iterable)	拓展deque的左侧，通过添加iterable参数中的元素
index(x[, start[, stop]])	返回x在deque中的位置（在索引start之后，在索引stop之前）
insert(i, x)	在i的位置插入x
pop()	移除并且返回deque最右端的元素
popleft()	移除并且返回deque最左端的元素
remove(value)	移除找到的第一个value
reverse()	将deque逆序排列
rotate(n=1)	向右循环移动n步，如果n是负数，则向左循环，如果deque不是空的，向右循环移动一步就等价于 d.appendleft(d.pop()) ， 向左循环一步就等价于 d.append(d.popleft()) 。
maxlen	返回deque的最大尺寸

以下是一个使用示例

from collections import deque
d: deque = deque('efg')     # make a new deque with three items
for item in d:print(item)
>>>
"""
e
f
g
"""
d.append('h')				# add a new entry to the right side
d.appendleft('d')			# add a new entry to the left side
print(d)					# show the representation of the deque
>>>	
"""
deque(['d', 'e', 'f', 'g', 'h'])
"""
print(d.pop())				# return and remove the rightmost item
print(d.popleft())			# return and remove the leftmost item
print(d)
>>>
"""
h
d
deque(['e', 'f', 'g'])
"""
print(d[0])					# peek at leftmost item
print(d[-1])				# peek at rightmost item
>>>
"""
e
g
"""
d.extend('hij')				# add multiple elements to right at once
d.extendleft('cba')			# add multiple elements to left at once
print(d)
>>>
"""
deque(['a', 'b', 'c', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'])
"""
d.rotate(1)					# right rotation
print(d)
>>>
"""
deque(['j', 'a', 'b', 'c', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i'])
"""
d.rotate(-1)				# left rotation
print(d)					
>>>
"""
deque(['a', 'b', 'c', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j'])
"""

3.defaultdict对象

在使用dict时，如果引用的key不存在，就会抛出KeyError，如果希望key不存在的时候，返回一个默认值，就可以使用defaultdict:

from collections import defaultdict
d: dict = defaultdict(lambda: 'N/A')    # 设置不存在的键，返回N/A
d['key1'] = 'abc'
print(d['key1'])    # 查询存在的键
print(d['key2'])    # 查询不存在的键
>>> 
"""
abc
N/A
"""

4.namedtuple

我们直到tuple可以表示不变的集合，但是我们通常不能直接通过一个集合来看出其表示的含义，比如，我们定义了一个坐标:

p = (1, 2)

但是，我们看到(1,2)，很难直到这个tuple是用于表示一个坐标。这时，namedtuple就发挥作用了:

from collections import namedtuple
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
p = Point(11, y=22)     # instantiate with positional or keyword arguments
print(p[0] + p[1])      # indexable like the plain tuple (11, 22)
x, y = p                # unpack like a regular tuple
print(x)
print(y)
print(p.x + p.y)        # fields also accessible by name
>>>
"""
33
11
22
33
"""

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，我们使用namedtuple可以很方便地定义一种数据类型。

5.OrderedDict

OrderedDict是一种保存key添加的顺序的dict，Ordereddict的key会按照插入的顺序进行排序，而不是把key本身进行排序。

from collections import OrderedDict
od = OrderedDict()
od['a'] = 1
od['b'] = 2
od['c'] = 3
print(od)
>>>
"""
OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
"""

Reference

python标准库说明
廖雪峰collections