本篇將學習python的另一個內建模塊collections,更多內容請參考:Python學習指南

collections是Python內建的一個集合模塊，提供了許多有用的集合類。

namedtuple

我們知道tuple可以表示不變集合，例如，一個點的二維左邊就可以表示成：

>>>p = (1, 2)

但是，看到(1, 2),很難看出這個tuple是用來表示一個坐標的。
定義一個class又小題大做了，這時，nametuple就派上了用場：

>>> from collections import namedtuple
>>> Point =
 
 namedtuple('Point', ['x', 'y'])
>>> p = Point(1, 2)
>>> p.x
1
>>>p.y
2

namedtuple是一個函數，它用來創建一個自定義的tuple對象，並且規定了tuple元素的個數，並可以用屬性而不是索引來引用tuple的某個元素。

可以驗證創建的Point對象時tuple的一種子類：

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

類似的，如果要用坐標和半徑表示一個園，也可以用namedtuple定義：

# namedtuple("名稱", [屬性list])
Circle = namedtuple("Circle", ['x', 'y', 'r'])

deque

使用list存儲數據時，按索引訪問元素很快，但是插入和刪除元素就很慢了，因為list是線性存儲，數據量大的時候，插入和刪除效率很低。

deque是為了高效實現插入和刪除操作的雙向隊列，適合用於隊列和棧：

>>>from collections import
 
 deque
>>>q = deque(['a', 'b', 'c'])
>>>q.append('x')
>>>q.appendleft('y')
>>>q
deque(['y', 'a', 'b', 'c', 'x'])

deque除了實現list的append()和pop()外，還支持appendleft()和popleft(),這樣就可以非常高效地往頭部添加或刪除元素。

defaultdict

使用dict時，如果引用的Key不存在，就會拋出KeyError。如果希望key不存在時，返回一個默認值，就可以用defaultdict:

>>>from collections import defaultdict
>>>dd = defaultdict(lambda:'N/A')
>>>dd['key1'] = 'abc'
>>>dd['key1']
'abc'
>>>dd['key2']
'N/A'

註意默認值是調用函數返回的，而函數創建defaultdict對象時傳入。

除了在Key不存在時返回默認值，defaultdict的其他行為跟dict是完全一樣的。

OrderedDict

使用dict時，Key是無序的。在對dict做叠代時，我們無法確定Key的順序。

如果要保持Key的順序，可以用OrderedDict:

>>>from collections import OrderedDict
>>>d = dict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])
>>>d  #dict的Key是無序的
{'a':1, 'c':3, 'b':3}
>>>od = OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c',3)])
>>>od
OrderedDict([('a', 1), ('b',2), ('c',3)])

註意，OrderedDict的Key會按照插入的順序排列，不是Key本身排序：

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

OrderedDict可以實現一個FIFO(先進先出)的dict,當容量超出限制時，先刪除最早添加的Key:

from collections import OrderedDict
class LastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):
    def __init__(self, capacity):
        super(LastUpdatedOrderedDict, self).__init__()
        self._capacity = capacity

    def __seitem__(self, key, value):
        containsKey = 1 if key in self else 0
        if len(self) - containsKey >= self._capacity:
            last = self.popitem(last=False)
            print("remove:",last)
        if containsKey:
            del self[key]
            print("set:",(key, value))
        else:
            print('add:',(key,value))
        OrderedDict.__setitem__(self, key, value)

Counter

Counter是一個簡單的計數器，例如，統計字符串出現的個數：

>>>from collections import Counter
>>>c = Counter()
>>>for ch in '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實際上也是dict的一個子類，上面的結果可以看出，字符g, m, r各出現了兩次，其它字符各出現了一次。

小結

collections模塊提供了一些有用的集合類，可以根據需要選用。

Python自建collections模塊