如何使用collections模块中的常用数据结构（defaultdict, Counter, deque）？

collections

defaultdict

Counter

deque

collections

defaultdict

from collections import defaultdict

# 场景：根据水果的颜色进行分类
fruits_by_color_normal = {}
fruit_list = [("apple", "red"), ("banana", "yellow"), ("grape", "purple"), ("strawberry", "red")]

for fruit, color in fruit_list:
    if color not in fruits_by_color_normal:
        fruits_by_color_normal[color] = []
    fruits_by_color_normal[color].append(fruit)
print(f"普通字典分类结果: {fruits_by_color_normal}")

# 使用 defaultdict，代码会简洁很多
fruits_by_color_default = defaultdict(list) # 这里的list是工厂函数，当键不存在时会调用它创建一个空列表
for fruit, color in fruit_list:
    fruits_by_color_default[color].append(fruit)
print(f"defaultdict分类结果: {fruits_by_color_default}")

# defaultdict 也可以用于计数
word_counts = defaultdict(int) # 默认值是0
text = "hello world hello python"
for word in text.split():
    word_counts[word] += 1
print(f"defaultdict计数结果: {word_counts}")

defaultdict

list

int

set

Counter

Counter

from collections import Counter

# 统计列表中元素的频率
data = ['apple', 'banana', 'apple', 'orange', 'banana', 'apple']
fruit_counts = Counter(data)
print(f"水果计数: {fruit_counts}") # Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})

# 统计字符串中字符的频率
char_counts = Counter("programming")
print(f"字符计数: {char_counts}") # Counter({'r': 2, 'g': 2, 'p': 1, 'o': 1, 'a': 1, 'm': 1, 'i': 1, 'n': 1})

# `most_common()` 方法非常实用，可以找出出现频率最高的N个元素
top_2_fruits = fruit_counts.most_common(2)
print(f"出现频率最高的前2种水果: {top_2_fruits}") # [('apple', 3), ('banana', 2)]

# `update()` 方法可以增量更新计数
more_data = ['grape', 'apple', 'grape']
fruit_counts.update(more_data)
print(f"更新后的水果计数: {fruit_counts}") # Counter({'apple': 4, 'banana': 2, 'grape': 2, 'orange': 1})

# 也可以进行简单的集合操作，比如找出共同的元素（交集）
c1 = Counter('aabbc')
c2 = Counter('abbcd')
print(f"交集: {c1 & c2}") # Counter({'a': 1, 'b': 2, 'c': 1})

Counter

deque

deque

deque

list

from collections import deque

# 创建一个deque
d = deque(['a', 'b', 'c'])
print(f"初始deque: {d}")

# 从右端添加元素
d.append('d')
print(f"append 'd': {d}") # deque(['a', 'b', 'c', 'd'])

# 从左端添加元素
d.appendleft('z')
print(f"appendleft 'z': {d}") # deque(['z', 'a', 'b', 'c', 'd'])

# 从右端删除元素
right_item = d.pop()
print(f"pop() '{right_item}', deque: {d}") # deque(['z', 'a', 'b', 'c'])

# 从左端删除元素
left_item = d.popleft()
print(f"popleft() '{left_item}', deque: {d}") # deque(['a', 'b', 'c'])

# 固定大小的deque（滑动窗口）
fixed_size_history = deque(maxlen=3)
fixed_size_history.append(1)
fixed_size_history.append(2)
fixed_size_history.append(3)
print(f"固定大小deque: {fixed_size_history}") # deque([1, 2, 3], maxlen=3)
fixed_size_history.append(4) # 当添加新元素时，最老的元素会被自动移除
print(f"添加4后: {fixed_size_history}") # deque([2, 3, 4], maxlen=3)

# 旋转操作
d_rotate = deque([1, 2, 3, 4, 5])
d_rotate.rotate(1) # 向右旋转1位
print(f"右旋1位: {d_rotate}") # deque([5, 1, 2, 3, 4])
d_rotate.rotate(-2) # 向左旋转2位
print(f"左旋2位: {d_rotate}") # deque([2, 3, 4, 5, 1])

deque

appendleft()

popleft()

insert(0, item)

pop(0)

deque

defaultdict

dict

defaultdict

if key not in dict:

# 普通字典处理
data_groups = {}
for item in some_list:
    key = get_key(item)
    if key not in data_groups:
        data_groups[key] = []
    data_groups[key].append(item)

defaultdict

# defaultdict 处理
from collections import defaultdict
data_groups = defaultdict(list)
for item in some_list:
    key = get_key(item)
    data_groups[key].append(item)

defaultdict

defaultdict

list()

KeyError

defaultdict

Counter

Counter

list

queue

stack

append()

pop()

append()

pop(0)

deque

deque