Python附帶一個(gè)模塊，它包含許多容器數(shù)據(jù)類型，名字叫作collections。我們將討論它的作用和用法。

我們將討論的是：

• defaultdict
• OrderedDict
• Counter
• deque
• namedtuple
• enum.Enum (包含在Python 3.4以上)

1 defaultdict

defaultdict與dict類型不同，你不需要檢查key是否存在，所以我們能這樣做：

from collections import defaultdict

colours = (
    ('Ali', 'Yellow'),
    ('Ali', 'Blue'),
    ('Baidu', 'Green'),
    ('Google', 'Black'),
    ('Sina', 'Red'),
    ('Tesla', 'Silver'),
)

favourite_colours = defaultdict(list)

for name, colour in colours:
    favourite_colours[name].append(colour)

print(favourite_colours)

# 輸出為：defaultdict(<type 'list'>, {'Baidu': ['Green'], 'Sina': ['Red'],
 'Google': ['Black'], 'Tesla': ['Silver'], 'Ali': ['Yellow', 'Blue']})

另一種重要的是例子就是：當(dāng)你在一個(gè)字典中對(duì)一個(gè)鍵進(jìn)行嵌套賦值時(shí)，如果這個(gè)鍵不存在，會(huì)觸發(fā)keyError異常。

defaultdict允許我們用一個(gè)聰明的方式繞過這個(gè)問題。首先給出一個(gè)使用dict觸發(fā)KeyError的例子，然后提供一個(gè)使用defaultdict的解決方案。

問題：

some_dict = {}
some_dict['colours']['favourite'] = "yellow"

# 異常輸出：KeyError: 'colours'

解決方案：

from collections import defaultdict
tree = lambda: defaultdict(tree)
some_dict = tree()
some_dict['colours']['favourite'] = "yellow"

# 運(yùn)行正常，不會(huì)出現(xiàn)任何錯(cuò)誤提示

可以用json.dumps打印出some_dict，例如：

import json
print(json.dumps(some_dict))

# 輸出: {"colours": {"favourite": "yellow"}}

2 OrderedDict

要控制字典中元素的順序，可以使用collections模塊中的OrderedDict類。當(dāng)對(duì)字典做迭代時(shí)，它會(huì)嚴(yán)格按照元素初始添加的順序進(jìn)行。

colours =  {"Red" : 180, "Green" : 170, "Blue" : 160}
for key, value in colours.items():
    print(key, value)

# 輸出為：
Green 170
Blue 160
Red 180

迭代普通字典時(shí)，輸出結(jié)果不會(huì)按照插入順序的進(jìn)行輸出，只是隨機(jī)輸出。

from collections import OrderedDict

colours = OrderedDict([("Red", 180), ("Green", 160), ("Blue", 170)])
for key, value in colours.items():
    print(key, value)

# 輸出為：
Red 180
Green 160
Blue 170

可以看出，OrderedDict的輸出會(huì)按照插入的順序，進(jìn)行輸出的。

OrderedDict內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)雙向鏈表，它會(huì)根據(jù)元素加入的順序來排列鍵的位置。第一個(gè)新加入的元素被放置在鏈表的末尾，接下來對(duì)已存在的鍵做重新賦值不會(huì)改變鍵的順序。

注意OrderedDict的大小是普通字典的2倍多，這是由于它額外創(chuàng)建的鏈表所致。

3 Counter

Counter是一個(gè)計(jì)數(shù)器，它可以幫助我們針對(duì)某項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。

from collections import Counter

colours = (
    ('Ali', 'Yellow'),
    ('Ali', 'Blue'),
    ('Baidu', 'Green'),
    ('Google', 'Black'),
    ('Sina', 'Red'),
    ('Tesla', 'Silver'),
)

favs = Counter(name for name, colour in colours)
print(favs)

# 輸出為：
Counter({'Ali': 2, 'Baidu': 1, 'Sina': 1, 'Google': 1, 'Tesla': 1})

我們也可以利用它統(tǒng)計(jì)一個(gè)文件，例如：

with open('filename', 'rb') as f:
    line_count = Counter(f)
print(line_count)

4 deque

deque提供了一個(gè)雙端隊(duì)列，你可以從頭/尾兩端添加或刪除元素。要想使用它，首先我們要從collections中導(dǎo)入deque模塊：

from collections import deque

d = deque()
d.append('1')
d.append('2')
d.append('3')

print(len(d))      # output: 3
print(d[0])        # output: '1'
print(d[-1])       # output: '3'

deque的用法就像python的list，并且提供了類似的方法。

from collections import deque

d = deque(range(5))

print(len(d))         # output: 5
d.popleft()           # output: 0
d.pop()               # output: 4
print(d)              # output: deque([1, 2, 3])

我們也可以限制這個(gè)列表的大小，當(dāng)超出你設(shè)定的限制時(shí)，數(shù)據(jù)會(huì)從對(duì)隊(duì)列另一端被擠出去(pop)。

d = deque(maxlen=30)

現(xiàn)在當(dāng)你插入30條數(shù)據(jù)時(shí)，最左邊一端的數(shù)據(jù)將從隊(duì)列中刪除。

你還可以從任一端擴(kuò)展這個(gè)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)：

from collections import deque

d = deque([1,2,3,4,5])
d.extendleft([0])
d.extend([6,7,8])
print(d)             # output: deque([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8])

5 namedtuple

一個(gè)元組是一個(gè)不可變的列表，你可以存儲(chǔ)一個(gè)數(shù)據(jù)的序列，它和命名元組(namedtuples)非常像，但有幾個(gè)關(guān)鍵的不同。

主要相似點(diǎn)是都不像列表，你不能修改元組中的數(shù)據(jù)。為了獲取元組中的數(shù)據(jù)，你需要使用整數(shù)作為索引：

man = ('Ali', 30)
print(man[0])           # output: Ali

嗯，那namedtuple是什么呢？它把元組變成一個(gè)針對(duì)簡單任務(wù)的容器。你不必使用整數(shù)索引來訪問一個(gè)namedtuple的數(shù)據(jù)。你可以像字典（dict）一樣訪問namedtuple，但namedtuple是不可變的。

from collections import namedtuple

Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
jack = Animal(name="Jack", age=3, type="dog")

print(jack)          # output: Animal(name='Jack', age=3, type='dog')
print(jack.name)     # output: 'Jack'

現(xiàn)在可以看到，我們可以用名字來訪問namedtuple中的數(shù)據(jù)。我們再繼續(xù)分析它。一個(gè)命名元組（namedtuple）有兩個(gè)必需的參數(shù)：元組名稱和字段名稱。

在上面的例子中，我們的元組名稱是Animal，字段名稱是'name'，'age'和'type'。

namedtuple讓你的元組變得容易理解，知道代碼是做什么的。你也不必使用整數(shù)索引來訪問一個(gè)命名元組，這讓你的代碼更易于維護(hù)。

而且，namedtuple的每個(gè)實(shí)例沒有對(duì)象字典，所以它們很輕量，與普通的元組比，并不需要更多的內(nèi)存。這使得它們比字典更快。

然而，要記住它是一個(gè)元組，屬性值在namedtuple中是不可變的，所以下面的代碼不能工作：

from collections import namedtuple

Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
jack = Animal(name="Jack", age=3, type="dog")
jack.age = 4

# 輸出為：
AttributeError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-12-bb0587b5d87f> in <module>()
      3 Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
      4 jack = Animal(name="Jack", age=3, type="dog")
----> 5 jack.age = 4
AttributeError: can't set attribute

命名元組向后兼容于普通的元組，這意味著可以既使用整數(shù)索引，也可以使用名稱來訪問namedtuple：

from collections import namedtuple

Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
jack = Animal(name="Jack", age=3, type="dog")
print(jack[0])             # output: Jack

最后，你可以將一個(gè)命名元組轉(zhuǎn)換為字典，方法如下：

from collections import namedtuple

Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
jack = Animal(name="Jack", age=3, type="dog")
print(jack._asdict())

# output: 
OrderedDict([('name', 'Jack'), ('age', 3), ('type', 'dog')])

6 enum.Enum （Python 3.4+）

另一個(gè)有用的容器是枚舉對(duì)象，它屬于enum模塊，存在于Python 3.4以上版本中。Enums（枚舉類型）基本上是一種組織各種東西的方式。

讓我們回顧一下上一個(gè)'Animal'命名元組的例子。它有一個(gè)type字段，問題是，type是一個(gè)字符串。那么問題來了，萬一程序員輸入了Cat，因?yàn)樗吹搅薙hift鍵，或者輸入了'CAT'，甚至'kitten'？

枚舉可以幫助我們避免這個(gè)問題，通過不使用字符串?？紤]以下這個(gè)例子：

from collections import namedtuple
from enum import Enum

class Species(Enum):
    cat = 1
    dog = 2
    horse = 3
    aardvark = 4
    butterfly = 5
    owl = 6
    platypus = 7
    dragon = 8
    unicorn = 9
    # 依次類推

    # 但我們并不想關(guān)心同一物種的年齡，所以我們可以使用一個(gè)別名
    kitten = 1
    puppy = 2

Animal = namedtuple('Animal', 'name age type')
perry = Animal(name="Perry", age=3, type=Species.cat)
drogon = Animal(name="Drogon", age=4, type=Species.dragon)
tom = Animal(name="Tom", age=7, type=Species.cat)
charlie = Animal(name="Charlie", age=2, type=Species.kitten)

現(xiàn)在，我們進(jìn)行一些測試：

>>> charlie.type == tom.type
True
>>> charlie.type
<Species.kitten: 1>

這樣就沒那么容易錯(cuò)誤，我們必須更明確，而且我們應(yīng)該只使用定義后的枚舉類型。

有三種方法訪問枚舉數(shù)據(jù)，例如以下方法都可以獲取到'cat'的值：

Species(1)            # output: <Species.kitten: 1>
Species['cat']        # output: <Species.kitten: 1>
Species.cat           # output: <Species.kitten: 1>