高效利用Python內置的數據結構

0x00：創建一鍵多值字典

字典是Python中的一種可變容器，通常以這種形式出現：
d = {key1:value1, key2:value2, key3:value3}
Python沒有規定字典中值的類型，所以如果想讓字典中的一個鍵對應多個值，只要把這些值放到列表這樣的容器裏就行了。

student = {
    'a': [76, 54, 82],
    'b': [92, 67, 88]
}

爲了方便創建這樣的字典，可以使用collections模塊中的defaultdict類。一般在訪問一個字典中不存在的key時會報錯，defaultdict類則會自動初始化一個默認值。使用defaultdict可以這樣創建一個值爲列表的字典：

d = defaultdict(list)
d['a'].append(1)
d['a'].append(2)
d['a'].append(3)

0x01：有序字典

Python中字典的key是不記錄順序的，如果我們想在對字典進行迭代或者序列化操作時掌握元素的順序，可以使用collections模塊中的OrderedDict類。

>>> from collections import OrderedDict
>>> d = OrderedDict()
>>> d['a'] = 1
>>> d['b'] = 2
>>> d['c'] = 3
>>> for key in d:
...     print(key, d[key])
... 
a 1
b 2
c 3

OrderedDict內部維護了一個雙向鏈表，每當字典中創建新元素，就會被放到鏈表的末尾。對已存在的鍵重新賦值不會改變鍵的順序。由於OrderedDict創建了額外的鏈表，所以佔用空間會比普通的字典要多。使用這個類要注意取捨。

0x02：對序列去重但保持順序不變

要想去除一個列表中的重複項，只需要使用set()就可以了，set創建一個無重複項的集合，可以對其求交集、並集等操作。但是，這種集合對象是無序的。

>>> a = [1, 4, 6, 1, 2, 1, 3, 6, 2]
>>> b = set(a)
>>> b
{1, 2, 3, 4, 6}

如果你既想要去除重複項，又想保留順序，可以通過set()加生成器的方式解決：

def dedupe(items):
    seen = set()
    for item in items:
        if item in items:
            if item not in seen:
                yield item
                seen.add(item)

這隻有當序列中的元素是不可變對象時起作用，例如整數、字符串、元組。如果要應用在列表這類可變容器上，要對代碼稍作修改：

def dedupe(items):
    seen = set()
    for item in items:
        val = item if key is None else key(item)
        if val not in seen:
            yield item
            seen.add(val)

這裏使用key參數來指定一個函數將序列中元素轉變爲不可變類型。

0x03：統計元素的數量

如何找出一本書中出現頻率最高的單詞呢？或者想知道一個列表中相同元素出現的次數應該怎麼做？使用collections模塊中的Counter類可以輕鬆做到。

>>> from collections import Counter
>>> words = ['apple', 'keys', 'double', 'dude', 'eye', 'love', 'magic', 'double', 'magic', 'spell', 'apple', 'point', 'apple']
>>> count = Counter(words)
>>> count
Counter({'apple': 3, 'double': 2, 'magic': 2, 'keys': 1, 'dude': 1, 'eye': 1, 'love': 1, 'spell': 1, 'point': 1})

還可以使用Counter類的most_common方法來求排名前幾的元素：

>>> top = count.most_common(3)
>>> print(top)
[('apple', 3), ('double', 2), ('magic', 2)]
>>> 

另外，Counter對象還可以做數學運算：

>>> words = ['apple', 'keys', 'double', 'dude', 'eye', 'love', 'magic', 'double', 'magic', 'spell', 'apple', 'point', 'apple']
>>> other = ['apple', 'cool', 'duck', 'cookie']
>>> a = Counter(words)
>>> b = Counter(other)
>>> a
Counter({'apple': 3, 'double': 2, 'magic': 2, 'keys': 1, 'dude': 1, 'eye': 1, 'love': 1, 'spell': 1, 'point': 1})
>>> b
Counter({'apple': 1, 'cool': 1, 'duck': 1, 'cookie': 1})
>>> a + b
Counter({'apple': 4, 'double': 2, 'magic': 2, 'keys': 1, 'dude': 1, 'eye': 1, 'love': 1, 'spell': 1, 'point': 1, 'cool': 1, 'duck': 1, 'cookie': 1})
>>> 

Counter類能夠幫助我們很好地對數據做統計，當然，如果你是在做算法題，請不要使用它來取巧。

0x04：字典推導式

想要創建一個字典的子集，可以用字典推導式（dictionary comprehension）輕鬆搞定。沒錯，列表有列表生成式，字典也有字典推導式。

>>> students = {'a':98, 'b':45, 'c':73, 'd':59}
>>> passed = {key:value for key, value in students.items() if value >= 60}
>>> passed
{'a': 98, 'c': 73}
>>> 

看，我們很輕鬆地通過記錄所有學生成績的字典獲得了及格學生的成績。