python中defaultdict方法的使用

Posted 2020-09-20

默认值可以很方便

众所周知，在Python中如果访问字典中不存在的键，会引发KeyError异常（JavaScript中如果对象中不存在某个属性，则返回undefined）。但是有时候，字典中的每个键都存在默认值是非常方便的。例如下面的例子：

strings = (‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘, ‘puppy‘,
           ‘weasel‘, ‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘)
counts = {}

for kw in strings:
    counts[kw] += 1

该例子统计strings中某个单词出现的次数，并在counts字典中作记录。单词每出现一次，在counts相对应的键所存的值数字加1。但是事实上，运行这段代码会抛出KeyError异常，出现的时机是每个单词第一次统计的时候，因为Python的dict中不存在默认值的说法，可以在Python命令行中验证：

>>> counts = dict()
>>> counts
{}
>>> counts[‘puppy‘] += 1
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ‘puppy‘

使用判断语句检查

既然如此，首先可能想到的方法是在单词第一次统计的时候，在counts中相应的键存下默认值1。这需要在处理的时候添加一个判断语句：

strings = (‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘, ‘puppy‘,
           ‘weasel‘, ‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘)
counts = {}

for kw in strings:
    if kw not in counts:
        counts[kw] = 1
    else:
        counts[kw] += 1

# counts:
# {‘puppy‘: 5, ‘weasel‘: 1, ‘kitten‘: 2}

使用dict.setdefault()方法来设置默认值：

 

strings = (‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘, ‘puppy‘,
           ‘weasel‘, ‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘)
counts = {}

for kw in strings:
    counts.setdefault(kw, 0)
    counts[kw] += 1 # 原PPT中这里有一个笔误

dict.setdefault()方法的返回值可以重写for循环中的代码，使其更加简洁：

strings = (‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘, ‘puppy‘,
           ‘weasel‘, ‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘)
counts = {}

for kw in strings:
    counts[kw] = counts.setdefault(kw, 0) + 1

使用collections.defaultdict。

 

defaultdict类就好像是一个dict，但是它是使用一个类型来初始化的：

>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(list)
>>> dd
defaultdict(<type ‘list‘>, {})

defaultdict类的初始化函数接受一个类型作为参数，当所访问的键不存在的时候，可以实例化一个值作为默认值：

>>> dd[‘foo‘]
[]
>>> dd
defaultdict(<type ‘list‘>, {‘foo‘: []})
>>> dd[‘bar‘].append(‘quux‘)
>>> dd
defaultdict(<type ‘list‘>, {‘foo‘: [], ‘bar‘: [‘quux‘]})

需要注意的是，这种形式的默认值只有在通过dict.__getitem__(key)访问的时候才有效，这其中的原因在下文会介绍。

>>> from collections import defaultdict
>>> dd = defaultdict(list)
>>> ‘something‘ in dd
False
>>> dd.pop(‘something‘)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ‘pop(): dictionary is empty‘
>>> dd.get(‘something‘)
>>> dd[‘something‘]
[]

defaultdict类除了接受类型名称作为初始化函数的参数之外，还可以使用任何不带参数的可调用函数，到时该函数的返回结果作为默认值，这样使得默认值的取值更加灵活。下面用一个例子来说明，如何用自定义的不带参数的函数zero()作为defaultdict类的初始化函数的参数：

>>> from collections import defaultdict
>>> def zero():
...     return 0
...
>>> dd = defaultdict(zero)
>>> dd
defaultdict(<function zero at 0xb7ed2684>, {})
>>> dd[‘foo‘]
0
>>> dd
defaultdict(<function zero at 0xb7ed2684>, {‘foo‘: 0})

利用from collections import defaultdict strings = (‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘, ‘puppy‘, ‘weasel‘, ‘puppy‘, ‘kitten‘, ‘puppy‘) counts = defaultdict(lambda: 0) # 使用lambda来定义简单的函数 for s in strings: counts[s] += 1

defaultdict类是如何实现的

通过上面的内容，想必大家已经了解了defaultdict类的用法，那么在defaultdict类中又是如何来实现默认值的功能呢？这其中的关键是使用了看>>> from collections import defaultdict >>> print defaultdict.__missing__.__doc__ __missing__(key) # Called by __getitem__ for missing key; pseudo-code: if self.default_factory is None: raise KeyError(key) self[key] = value = self.default_factory() return value

通过查看__getitem__()方法访问一个不存在的键时(dict[key]这种形式实际上是__missing__()方法获取默认值，并将该键添加到字典中去。

关于Mapping Types — dict"一节。

文档中介绍，从2.5版本开始，如果派生自dict的子类定义了__missing__()方法取得默认值。

从中可以看出，虽然dict支持>>> print dict.__missing__.__doc__ Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> AttributeError: type object ‘dict‘ has no attribute ‘__missing__‘

同时，我们可以进一步的做实验，定义一个子类Missing并实现>>> class Missing(dict): ... def __missing__(self, key): ... return ‘missing‘ ... >>> d = Missing() >>> d {} >>> d[‘foo‘] ‘missing‘ >>> d {}

返回结果反映了__missing__()方法,使得该子类同defautldict类一样为不存在的键设置一个默认值：

>>> class Defaulting(dict):
...     def __missing__(self, key):
...         self[key] = ‘default‘
...         return ‘default‘
...
>>> d = Defaulting()
>>> d
{}
>>> d[‘foo‘]
‘default‘
>>> d
{‘foo‘: ‘default‘}

在旧版本的Python中实现类defaultdict的功能

defaultdict类是从2.5版本之后才添加的，在一些旧版本中并不支持它，因此为旧版本实现一个兼容的defaultdict类是必要的。这其实很简单，虽然性能可能未必如2.5版本中自带的defautldict类好，但在功能上是一样的。

首先，__missing__()方法：

class defaultdict(dict):
    def __getitem__(self, key):
        try:
            return dict.__getitem__(self, key)
        except KeyError:
            return self.__missing__(key)

其次，需要实现class defaultdict(dict): def __getitem__(self, key): try: return dict.__getitem__(self, key) except KeyError: return self.__missing__(key) def __missing__(self, key): self[key] = value = self.default_factory() return value

然后，defaultdict类的初始化函数class defaultdict(dict): def __init__(self, default_factory=None, *a, **kw): dict.__init__(self, *a, **kw) self.default_factory = default_factory def __getitem__(self, key): try: return dict.__getitem__(self, key) except KeyError: return self.__missing__(key) def __missing__(self, key): self[key] = value = self.default_factory() return value

最后，综合以上内容，通过以下方式完成兼容新旧Python版本的代码：

try:
    from collections import defaultdict
except ImportError:
    class defaultdict(dict):
      def __init__(self, default_factory=None, *a, **kw):
          dict.__init__(self, *a, **kw)
          self.default_factory = default_factory

      def __getitem__(self, key):
          try:
              return dict.__getitem__(self, key)
          except KeyError:
              return self.__missing__(key)

      def __missing__(self, key):
          self[key] = value = self.default_factory()
          return value

更加完整的版本参见：http://code.activestate.com/recipes/523034/