python中collections的defaultdict方法使用_例子說明（二）

需求

Python中通過Key訪問字典，當Key不存在時，會引發‘KeyError’異常。爲了避免這種情況的發生，可以使用collections類中的defaultdict()方法來爲字典提供默認值。

語法格式：

collections.defaultdict([default_factory[, …]])

該函數返回一個類似字典的對象。defaultdict是Python內建字典類（dict）的一個子類（見下文的背景補充），它重寫了方法_missing_(key)，增加了一個可寫的實例變量default_factory,實例變量default_factory被missing()方法使用，如果該變量存在，則用以初始化構造器，如果沒有，則爲None。其它的功能和dict一樣。

第一個參數爲default_factory屬性提供初始值，默認爲None；其餘參數包括關鍵字參數（keyword arguments）的用法，和dict構造器用法一樣。

背景補充

defaultdict屬於內建函數dict的一個子類，調用工廠函數提供缺失的值。

什麼是工廠函數?

Python 2.2 統一了類型和類， 所有的內建類型現在也都是類， 在這基礎之上， 原來的 所謂內建轉換函數象int(), type(), list() 等等， 現在都成了工廠函數。 也就是說雖然他 們看上去有點象函數， 實質上他們是類。當你調用它們時， 實際上是生成了該類型的一個實 例， 就象工廠生產貨物一樣。
下面這些大家熟悉的工廠函數在老的Python 版裏被稱爲內建函數：
int(), long(), float(), complex()
str(), unicode(), basestring()
list(), tuple()
type()
以前沒有工廠函數的其他類型，現在也都有了工廠函數。除此之外，那些支持新風格的類的全新的數據類型，也添加了相應的工廠函數。下面列出了這些工廠函數：
dict()
bool()
set(), frozenset()
object()
classmethod()
staticmethod()
super()
property()
file()

1、使用list作第一個參數，可以很容易將鍵-值對序列轉換爲列表字典。
代碼如下：

In [6]: from collections import defaultdict                                                                                                                                   

In [7]: s=[('yellow',1),('blue', 2), ('yellow', 3), ('blue', 4), ('red', 1)]                                                                                                  

In [8]: d=defaultdict(list)                                                                                                                                                   

In [9]: for k, v in s: 
   ...:         d[k].append(v) 
   ...: a=sorted(d.items()) 
   ...: print(a)      
# 輸出結果                                                                                                                                                        
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

當字典中沒有的鍵第一次出現時，default_factory自動爲其返回一個空列表，list.append()會將值添加進新列表；再次遇到相同的鍵時，list.append()將其它值再添加進該列表。

這種方法比使用dict.setdefault()更爲便捷，dict.setdefault()也可以實現相同的功能。
代碼如下：

In [10]: s = [('yellow', 1), ('blue', 2), ('yellow', 3), ('blue', 4), ('red', 1)]                                                                                             

In [11]: d={}                                                                                                                                                                 

In [12]: for k, v in s: 
    ...:         d.setdefault(k,[]).append(v) 
    ...: print('\n',d) 
    ...: a=sorted(d.items()) 
    ...: print('\n',a)                                                                                                                                                        
# 輸出結果
 {'yellow': [1, 3], 'blue': [2, 4], 'red': [1]}

 [('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

整合三者（defaultdict、setdefault和dict）可以看一下例子：

import collections
s = [('yellow', 1), ('blue', 2), ('yellow', 3), ('blue', 4), ('red', 1)]
 
# defaultdict
d = collections.defaultdict(list)
for k, v in s:
    d[k].append(v)
    
# Use dict and setdefault    
g = {}
for k, v in s:
    g.setdefault(k, []).append(v)
    
# Use dict
e = {}
for k, v in s:
    e[k] = v

輸出結果爲：

list(d.items())
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]
>>> list(g.items())
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]
>>> list(e.items())
[('blue', 4), ('red', 1), ('yellow', 3)]
>>> d
defaultdict(<class 'list'>, {'blue': [2, 4], 'red': [1], 'yellow': [1, 3]})
>>> g
{'blue': [2, 4], 'red': [1], 'yellow': [1, 3]}
>>> e
{'blue': 4, 'red': 1, 'yellow': 3}
>>> d.items()
dict_items([('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])])
>>> d["blue"]
[2, 4]
>>> d.keys()
dict_keys(['blue', 'red', 'yellow'])
>>> d.default_factory
<class 'list'>
>>> d.values()
dict_values([[2, 4], [1], [1, 3]])

可以看出collections.defaultdict(list)使用起來效果和運用dict.setdefault()比較相似的。

2、defaultdict還可以被用來計數，將default_factory設爲int即可。
代碼如下：

In [13]: from collections import defaultdict                                                                                                                                  

In [14]: s = 'mississippi'                                                                                                                                                    

In [15]: d = defaultdict(int)                                                                                                                                                 

In [16]: for k in s: 
    ...:         d[k] += 1 
    ...: print('\n',d) 
    ...: a=sorted(d.items()) 
    ...: print('\n',a)                                                                                                                                                        
# 輸出結果
 defaultdict(<class 'int'>, {'m': 1, 'i': 4, 's': 4, 'p': 2})

 [('i', 4), ('m', 1), ('p', 2), ('s', 4)]

字符串中的字母第一次出現時，字典中沒有該字母，default_factory函數調用int()爲其提供一個默認值0,加法操作將計算出每個字母出現的次數。

函數int()是常值函數的一種特例，總是返回0。使用匿名函數（lambda function）可以更快、更靈活的創建常值函數，返回包括0在內的任意常數值。
代碼：

In [17]: from collections import defaultdict                                                                                                                                  

In [18]: def constant_factory(value): 
    ...:         return lambda: value 
    ...: d = defaultdict(constant_factory('<missing>')) 
    ...: print('\n',d) 
    ...: d.update(name='John', action='ran') 
    ...: print('\n',d) 
    ...: print('\n','%(name)s %(action)s to %(object)s' % d)                                                                                                                  
# 輸出結果
 defaultdict(<function constant_factory.<locals>.<lambda> at 0x7f94cb0ca7b8>, {})

 defaultdict(<function constant_factory.<locals>.<lambda> at 0x7f94cb0ca7b8>, {'name': 'John', 'action': 'ran'})

 John ran to <missing>

3、default_factory設爲set時，可以用defaultdict建立集合字典（a dictionary of sets）。
代碼：

In [19]: from collections import defaultdict                                                                                                                                  

In [20]: s = [('red', 1), ('blue', 2), ('red', 3), ('blue', 4), ('red', 1), ('blue', 4)]                                                                                      

In [21]: d = defaultdict(set)                                                                                                                                                 

In [22]: for k, v in s: 
    ...:         d[k].add(v) 
    ...: print('\n',d) 
    ...: a=sorted(d.items()) 
    ...: print('\n',a)                                                                                                                                                        

 defaultdict(<class 'set'>, {'red': {1, 3}, 'blue': {2, 4}})

 [('blue', {2, 4}), ('red', {1, 3})]