举例详解Python中的内建模块collections

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

这里举几个例子：

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：

>>>fromcollectionsimportnamedtuple
>>>Point=namedtuple('Point',['x','y'])
>>>p=Point(1,2)
>>>p.x
1
>>>p.y
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namedtuple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：

>>>isinstance(p,Point)
True
>>>isinstance(p,tuple)
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：

#namedtuple('名称',[属性list]):
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是线性存储，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：

>>>fromcollectionsimportdeque
>>>q=deque(['a','b','c'])
>>>q.append('x')
>>>q.appendleft('y')
>>>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：

>>>fromcollectionsimportdefaultdict
>>>dd=defaultdict(lambda:'N/A')
>>>dd['key1']='abc'
>>>dd['key1']#key1存在
'abc'
>>>dd['key2']#key2不存在，返回默认值
'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。

除了在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：

>>>fromcollectionsimportOrderedDict
>>>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)])

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

>>>od=OrderedDict()
>>>od['z']=1
>>>od['y']=2
>>>od['x']=3
>>>od.keys()#按照插入的Key的顺序返回
['z','y','x']

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：

fromcollectionsimportOrderedDict

classLastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):

def__init__(self,capacity):
super(LastUpdatedOrderedDict,self).__init__()
self._capacity=capacity

def__setitem__(self,key,value):
containsKey=1ifkeyinselfelse0
iflen(self)-containsKey>=self._capacity:
last=self.popitem(last=False)
print'remove:',last
ifcontainsKey:
delself[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：

>>>fromcollectionsimportCounter
>>>c=Counter()
>>>forchin'programming':
...c[ch]=c[ch]+1
...
>>>c
Counter({'g':2,'m':2,'r':2,'a':1,'i':1,'o':1,'n':1,'p':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。