Python编程进阶：深入了解内置字典（dict）子类及应用

前言

本主要介绍Python集合模块中几个字典类（dict）的内置扩展子类的应用场景和使用示例，还是结合代码，让你能“短平快”的来掌握这些跟dict直接关联的子类——OrderedDict、defaultdict、userDict。

OrderedDict

Python集合模块中的有序字典（OrderedDict）就像普通字典一样，但是有一些与排序操作相关的额外功能。OrderedDict会记住键插入的顺序。现在它们变得不那么重要了，因为内置的dict类获得了记住插入顺序的能力(这种新行为在Python 3.7中得到了保证，因此OrderedDict现在显得不是那么重要了)。创建有序字典的常规格式：

import collections
ordDict = collections.OrderedDict([items]):

或者

from collections import OrderedDict
ordDict = OrderedDict([items]):

这样就创建并返回dict子类的实例OrderedDict对象，该子类具有专门用于重新排列字典顺序的方法。本文就来简要介绍这些方法。

1）popitem(last=True):

有序字典的popitem()方法返回并删一个(key,value)对。如果last为True,则以LIFO（后进先出）方式返回相应的键值对；否则以FIFO（先进先出）顺序返回。

2）move_to_end(key, last=True):

将现有键移动到有序字典的任意一端。如果last为True(默认值)，则将项移到右端;如果last为False，则移到开头。如果key不存在会引发KeyError。

请看代码：

假设我们删除并重新插入相同的键到OrderedDict。它将把这个键放到末尾，以保持键的插入顺序。示例如下：

运行结果如下：

删除前的OrderedDict：
x X
y Y
z Z
插入后的OrderedDict：
y Y
z Z
x X

UserDict

UserDict类用作Python内置字典（dict）对象的包装器。对这个类的需求已经部分被直接从dict继承子类的能力所取代;但是，这个类更容易使用，因为底层字典可以作为属性访问。当你希望使用一些修改过的或新功能创建自己的字典时，可使用UserDict。其使用格式如下：

import collections
userDict = collections.UserDict([initialdata])

或者

import collections
userDict = collections.UserDict([initialdata])

此类模拟字典，其实例的内容保存在一个常规字典中，可以通过UserDict实例的data属性访问该字典。如果提供了initialdata，则用此初始化data内容;注意，实例本身不会单独保留对initialdata的引用（非独占），是允许它用于其他目的。

除了支持映射的方法和操作之外，UserDict实例提供以下属性:

1）data

一个用于存储UserDict类内容的真正字典。示例如下：

输出结果如下：

{'name': 'Kevin Cui', 'age': 24}

假设我们想要定义一个支持加法操作的自定义字典对象（合并两字典）。当我们添加自定义字典的两个实例时，我们希望得到一个包含两个字典中所有元素的新字典。请记住，如果你试图添加到Python中的常规字典，则会得到TypeError。让我们在UserDict的帮助下实现它:

运行输出结果如下：

{'x': 10, 'y': 20}

当然，你还可以自己实现其它相关的自定义操作。

DefaultDict

Python中Dictionary类的一个常见问题是缺少键。当试图访问字典中不存在的键时，将会得到一个KeyError异常。所以每当你需要访问字典中的元素时，你就必须处理这种情况。幸运的是,Python提供了DefaultDict类。它用于为不存在的键提供一些默认值且不引发KeyError。

DefaultDict是内置dict类的子类。它覆盖一个方法并添加一个可写实例变量。其余的功能与dict相同。使用格式如下：

import colloections
defaultDict = collections.defaultdict(default_factory=None， /[，…])

上述代码返回一个新的类字典对象DefaultDict，它是内置dict类的子类。

第一个参数为default_factory属性提供初始值，默认为None。所有剩下的参数都被当作传递给dict构造函数一样对待，包括关键字参数。需要了解的是若提供该参数，则须是可调用的。

DefaultDict对象除了支持标准的dict操作外，还支持以下方法属性:

1）__missing__(key):

如果default_factory属性为None，用键作为参数将引发一个KeyError异常。

如果default_factory不是None，则不带参数调用它，则为给定的键提供默认值，该值被插入到键的字典中并返回。

2）default_factory

DefaultDict对象支持default_factory实例变量。该属性由__missing__()方法使用。如果存在，则从构造函数的第一个参数开始初始化;如果不存在，则初始化为None。

运行程序输出结果为：

[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

在上述代码中,我们使用列表类型作为default_factory,更易于将包含键值序列对的列表组成字典。当第一次遇到每个键时,它还不在映射中,因此使用default_factory函数自动创建一个条目,该函数返回一个空列表。然后list.append()操作将值连接到新列表。当再次遇到键时,查找正常进行(返回该键的列表)，然后list.append()操作将另一个值添加到列表中。这种技术比使用dict.setdefault()的等效技术要简单得多。

我们再看一个示例：

输出结果如下：

[('a', 2), ('c', 1), ('g', 2), ('h', 1), ('i', 1), ('j', 1), ('n', 2)]

在上面代码中，我们将default_factory设置为int。这使得defaultdict用于计数(就像其他语言中的bag或multiset)。

当第一次遇到某个字母时，它就在映射中是不存在的，因此default_factory函数调用int()来提供一个默认的0计数。然后递增操作为每个字母建立计数。

提示：这里传递的int()函数默认返回的是整数0。若想返回任意值，可以自定义个一个基于lambda的常量函数。示例代码如下：

一言以蔽之：使用DefaultDict的好处就是可以避免KeyError异常，并进行一些可能的特定处理。

本文小结

本文主要介绍了Python字典（dict）类相关的几个内置子类的应用。这些直接相关的子类分别是OrderedDict、defaultdict、userDict等内置子类。通过示例代码和关联描述，让你更轻松掌握它们的应用和基本规则。