python中collections的defaultdict方法使用_例子说明（二）

需求

Python中通过Key访问字典，当Key不存在时，会引发‘KeyError’异常。为了避免这种情况的发生，可以使用collections类中的defaultdict()方法来为字典提供默认值。

语法格式：

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

该函数返回一个类似字典的对象。defaultdict是Python内建字典类（dict）的一个子类（见下文的背景补充），它重写了方法_missing_(key)，增加了一个可写的实例变量default_factory,实例变量default_factory被missing()方法使用，如果该变量存在，则用以初始化构造器，如果没有，则为None。其它的功能和dict一样。

第一个参数为default_factory属性提供初始值，默认为None；其余参数包括关键字参数（keyword arguments）的用法，和dict构造器用法一样。

背景补充

defaultdict属于内建函数dict的一个子类，调用工厂函数提供缺失的值。

什么是工厂函数?

Python 2.2 统一了类型和类， 所有的内建类型现在也都是类， 在这基础之上， 原来的 所谓内建转换函数象int(), type(), list() 等等， 现在都成了工厂函数。 也就是说虽然他 们看上去有点象函数， 实质上他们是类。当你调用它们时， 实际上是生成了该类型的一个实 例， 就象工厂生产货物一样。
下面这些大家熟悉的工厂函数在老的Python 版里被称为内建函数：
int(), long(), float(), complex()
str(), unicode(), basestring()
list(), tuple()
type()
以前没有工厂函数的其他类型，现在也都有了工厂函数。除此之外，那些支持新风格的类的全新的数据类型，也添加了相应的工厂函数。下面列出了这些工厂函数：
dict()
bool()
set(), frozenset()
object()
classmethod()
staticmethod()
super()
property()
file()

1、使用list作第一个参数，可以很容易将键-值对序列转换为列表字典。
代码如下：

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)      
# 输出结果                                                                                                                                                        
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

当字典中没有的键第一次出现时，default_factory自动为其返回一个空列表，list.append()会将值添加进新列表；再次遇到相同的键时，list.append()将其它值再添加进该列表。

这种方法比使用dict.setdefault()更为便捷，dict.setdefault()也可以实现相同的功能。
代码如下：

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)                                                                                                                                                        
# 输出结果
 {'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

输出结果为：

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)使用起来效果和运用dict.setdefault()比较相似的。

2、defaultdict还可以被用来计数，将default_factory设为int即可。
代码如下：

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)                                                                                                                                                        
# 输出结果
 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现时，字典中没有该字母，default_factory函数调用int()为其提供一个默认值0,加法操作将计算出每个字母出现的次数。

函数int()是常值函数的一种特例，总是返回0。使用匿名函数（lambda function）可以更快、更灵活的创建常值函数，返回包括0在内的任意常数值。
代码：

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)                                                                                                                  
# 输出结果
 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设为set时，可以用defaultdict建立集合字典（a dictionary of sets）。
代码：

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})]