python内置库collections_容器类

作者：YXN-python 阅读量：74 发布日期：2025-01-31

Python 的 collections 模块提供了许多高效的数据结构，用于替代内置数据类型（如 dict, list, tuple 等）的扩展。这些数据结构在特定场景下性能更好或功能更强大。以下是 collections 库中常用类的详解：

1. deque（双端队列）

用途：高效地在队列的两端进行插入和删除操作（时间复杂度 O(1)），适合实现队列、栈等数据结构。

常用方法：

append(x)：在右侧添加元素。
appendleft(x)：在左侧添加元素。
pop()：从右侧删除元素。
popleft()：从左侧删除元素。
rotate(n)：将队列向右循环移动 n 步（若 n 为负则向左）。

from collections import deque

dq = deque([1, 2, 3])
dq.append(4)  # 从右侧添加
dq.appendleft(0)  # 从左侧添加

print(dq)  # 输出：deque([0, 1, 2, 3, 4])

dq.pop()  # 从右侧删除
dq.popleft()  # 从左侧删除

print(dq)  # 输出：deque([1, 2, 3])

特点：

rotate(n)：将队列旋转 n 步，正数向右旋转，负数向左旋转。

dq.rotate(1)  # 向右旋转
print(dq)  # 输出：deque([3, 1, 2])
dq.rotate(-1)  # 向左旋转
print(dq)  # 输出：deque([1, 2, 3])

maxlen：可以限制队列的最大长度，超出部分会自动从对端移除。

dq = deque([1, 2, 3], maxlen=3)
dq.append(4)
print(dq)  # 输出：deque([2, 3, 4], maxlen=3)

2. Counter（计数器）

用途：用于计数的容器，它是一个字典的子类，用于统计元素出现的次数。

常用方法：

elements()：返回所有元素的迭代器。
most_common(n)：返回频率最高的前 n 个元素。
支持算术运算（如 +, -, &, |）。

示例：

from collections import Counter

words = ["apple", "banana", "apple", "orange"]
cnt = Counter(words)
print(cnt)  # Counter({'apple': 2, 'banana': 1, 'orange': 1})

# 合并计数器
cnt.update(["apple", "kiwi"])  # 更新计数
print(cnt.most_common(2))  # [('apple', 3), ('banana', 1)]

常用方法：

most_common(n)：返回出现次数最多的 n 个元素及其计数。

print(counter.most_common(2))  # 输出：[(3, 3), (2, 2)]

elements()：返回一个迭代器，包含所有元素（重复元素也会被展开）。

print(list(counter.elements()))  # 输出：[1, 2, 2, 3, 3, 3, 4]

update()：更新计数器。

counter.update([1, 2, 2])
print(counter)  # 输出：Counter({2: 4, 3: 3, 1: 2, 4: 1})

6. ChainMap（链式映射）

用途：将多个字典合并为一个逻辑上的字典，查找时按顺序逐个字典搜索。

示例：

from collections import ChainMap

dict1 = {"a": 1, "b": 2}
dict2 = {"b": 3, "c": 4}
chain = ChainMap(dict1, dict2)
print(chain["b"])  # 2（优先使用 dict1 中的值）
print(chain["c"])  # 4

7. UserDict, UserList, UserString

用途：创建自定义的字典、列表或字符串类，通过继承并重写方法实现定制化行为。

示例：

from collections import UserDict

class MyDict(UserDict):
    def __setitem__(self, key, value):
        super().__setitem__(key, value * 2)

d = MyDict()
d["x"] = 5  # 实际存储 {"x": 10}

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2025-01-31