優化Python字典處理速度的神器——defaultdict

在Python中，字典是一種十分常見的數據結構，具有快速的查找能力。但是對於一些需要對字典進行統計或聚合操作的場景，普通字典的性能可能會受到一定的影響。本文將介紹一個能夠優化Python字典處理速度的神器——defaultdict。

一、什麼是defaultdict

defaultdict是Python標準庫collections中的一種字典類型。它與普通字典的區別在於，在字典中訪問不存在的鍵時，不會報錯而是返回一個默認值。

    from collections import defaultdict

    d = defaultdict(int)
    print(d["a"])  # 輸出0
    print(d["b"])  # 輸出0

在上面的例子中，通過defaultdict創建了一個字典d，且默認值為0。當我們對d中不存在的鍵進行訪問時，它會返回默認值0。

二、defaultdict的優勢

defaultdict相對於普通字典的優勢在於，當字典中包含不存在的鍵時，它不僅不會報錯還可以自動創建一個鍵並賦予默認值。這個特性在一些統計和聚合的場景下特別有用。

例如，我們要對一篇文章中每個單詞出現的次數進行統計，這時使用defaultdict就可以輕鬆實現：

    words = ["apple", "orange", "banana", "apple", "grape", "banana"]
    word_count = defaultdict(int)
    for word in words:
        word_count[word] += 1

    print(word_count)
    # 輸出defaultdict(, {'apple': 2, 'orange': 1, 'banana': 2, 'grape': 1})

在上面的例子中，我們創建了一個defaultdict，它的默認值為0。在遍歷單詞列表時，對於每個單詞我們都可以直接通過word_count[word]進行累加，因為如果不存在該單詞鍵，defaultdict會自動為它創建一個初始值為0的計數器。

三、defaultdict的使用場景

1. 統計和聚合

defaultdict最常見的使用場景是對一些需要進行計數或聚合的數據進行統計。以上面的單詞計數為例，如果使用普通字典，需要對每個單詞是否存在進行判斷，而使用defaultdict則不需要手動判斷每個鍵是否存在。

2. 排序

在一些排序場景中，我們可以通過將普通字典的鍵值對轉換為元組然後使用sorted進行排序。但如果字典比較大，這個過程可能會十分耗時。而使用defaultdict可以在創建字典時指定sorted作為默認值，並且對每個鍵值對進行插入時都會按照sorted的順序插入，這樣就可以方便地在排序後的字典中對鍵進行遍歷。

3. 圖的遍歷

在圖的遍歷中，可以使用defaultdict構造一個鄰接表，將每個節點的相鄰節點存儲在一個列表中。這樣在遍歷時就可以方便地獲取每個節點的相鄰節點，而不需要使用鄰接矩陣佔用大量的存儲空間。

四、總結

defaultdict可以幫助我們優化Python字典處理速度，在一些統計、排序和圖遍歷等場景下特別有用。使用defaultdict在進行計數和聚合操作時無需手動判斷鍵是否存在，可以大大簡化代碼的編寫和執行。除了以上三個使用場景外，defaultdict還可以在其它需要默認值的情況下使用。歡迎大家在自己的Python項目中嘗試使用defaultdict。