Python defaultdict 的强大之处：告别繁琐的字典键检查: Effective Python 第17条
在 Python 编程中，字典是一种非常灵活和强大的数据结构，允许我们存储键值对。然而，当需要处理不存在的键时，我们可能会遇到一些挑战。defaultdict 是 Python collections 模块中的一个类，它能够自动为缺失的键分配默认值，从而简化了字典操作。本文将通过具体的例子来展示 defaultdict 的用法和优势。
问题背景
假设我们有一个需求，要记录一个人去过的国家和城市。我们可以使用一个字典来实现，其中键是国家，值是一个集合，集合中包含该国家访问过的城市。
使用 setdefault 的方式
一种常见的做法是使用 setdefault 方法。该方法会在键不存在时，为该键设置一个默认值，然后返回该键对应的值。
visits = {'Mexico': {'Tulum', 'Puerto Vallarta'},'Japan': {'Hakone'},
}visits.setdefault('France', set()).add('Arles')
if (japan := visits.get('Japan')) is None:visits['Japan'] = japan = set()
japan.add('Kyoto')
这种方法虽然可行，但代码不够直观，且每次调用 add 方法时，即使键已存在，也会创建一个新的 set 实例，这显然是不高效的。
使用 defaultdict 优化
Python 的 collections 模块提供了一个名为 defaultdict 的类，它能够解决这个问题。defaultdict 允许我们在键不存在时，自动为该键分配一个默认的值。这样我们就不需要检查键是否存在，也不需要手动设置默认值。
下面是如何使用 defaultdict 来重构前面的例子：
from collections import defaultdictclass Visits:def __init__(self):# 使用 defaultdict 自动创建缺失的集合self.data = defaultdict(set)def add(self, country, city):# 直接添加城市到国家的集合中self.data[country].add(city)visits = Visits()
visits.add('England', 'Bath')
visits.add('England', 'London')
visits.add('France', 'Paris')
visits.add('France', 'Lyon')
visits.add('Japan', 'Tokyo')
visits.add('Japan', 'Kyoto')
visits.add('Japan', 'Osaka')
visits.add('Italy', 'Rome')
visits.add('Italy', 'Venice')print(visits.data)
打印结果：
defaultdict(<class 'set'>, {'England': {'Bath', 'London'},'France': {'Paris', 'Lyon'},'Japan': {'Tokyo', 'Kyoto', 'Osaka'},'Italy': {'Rome', 'Venice'}
})
实际应用中的 defaultdict 例子
让我们通过几个具体的例子来看看 defaultdict 如何在真实世界的应用中发挥作用。
例1：单词计数
class WordCounter:def __init__(self):self.word_counts = defaultdict(int)def process_text(self, text):words = text.split()for word in words:self.word_counts[word] += 1word_counter = WordCounter()
word_counter.process_text("Hello world! Hello everyone.")
print(word_counter.word_counts)
打印结果：
defaultdict(<class 'int'>, {'Hello': 2, 'world!': 1, 'everyone.': 1})
例2：用户活动跟踪
class UserActivity:def __init__(self):self.activity = defaultdict(set)def log_activity(self, user, page):self.activity[user].add(page)user_activity = UserActivity()
user_activity.log_activity('user1', '/home')
user_activity.log_activity('user1', '/about')
user_activity.log_activity('user2', '/contact')print(user_activity.activity)
打印结果：
defaultdict(<class 'set'>, {'user1': {'/home', '/about'}, 'user2': {'/contact'}})
例3：购物车
class ShoppingCart:def __init__(self):self.cart = defaultdict(int)def add_item(self, user, item):self.cart[(user, item)] += 1shopping_cart = ShoppingCart()
shopping_cart.add_item('user1', 'apple')
shopping_cart.add_item('user1', 'banana')
shopping_cart.add_item('user2', 'apple')print(shopping_cart.cart)
打印结果：
defaultdict(<class 'int'>, {('user1', 'apple'): 1, ('user1', 'banana'): 1, ('user2', 'apple'): 1})
结论
通过上述例子，我们可以看到 defaultdict 在处理需要动态创建字典键的情况时的便利性和效率。它简化了代码，减少了错误，并且提高了性能。在处理动态数据结构时，defaultdict 是一个值得推荐的工具。通过使用 defaultdict，我们可以写出更简洁、更易读、更高效的代码。