Python工程師必知：深入解析defaultdict的用法

一、defaultdict概述

Python內置的數據類型中，字典是常用的一種。字典的key必須是可哈希的，value可以是任何數據類型。通常在使用字典時，需要先判斷一個key是否存在，如果不存在則需要初始化這個key，在設置value。這個過程比較繁瑣，如果希望key在不存在的時候直接返回默認值，defaultdict就可以派上用場了。

defaultdict是Python中collections庫中的一個類。它初始化時需要一個參數default_factory，可以是任意可調用對象，比如函數、類、lambda表達式等。當字典里訪問不存在的key時，default_factory會被調用，其返回值會被賦給這個key。

from collections import defaultdict

d1 = defaultdict(list)
print(d1['a'])  # []

d2 = defaultdict(int)
print(d2['a'])  # 0

d3 = defaultdict(str)
print(d3['a'])  # ''

二、default_factory為list/dict/其他可變對象類型

default_factory常常被用在字典的值是可變對象類型的時候。比如列表、字典等。使用defaultdict可以避免判斷key是否存在，然後初始化值。只需要直接操作即可。下面是示例代碼。

default_dict = defaultdict(list)
input_list = [('a', 1), ('b', 2), ('a', 3), ('b', 4), ('c', 5)]

# 使用defaultdict
for k, v in input_list:
    default_dict[k].append(v)
print(default_dict)  # defaultdict(, {'a': [1, 3], 'b': [2, 4], 'c': [5]})
    
# 不使用defaultdict
pure_dict = {}
for k, v in input_list:
    if k in pure_dict:
        pure_dict[k].append(v)
    else:
        pure_dict[k] = [v]
print(pure_dict)  # {'a': [1, 3], 'b': [2, 4], 'c': [5]}

在上面這個例子中，如果直接使用字典，那麼每次需要判斷key是否存在，並且初始化value類型。如果使用defaultdict，則可以避免這個繁瑣的過程。同時，還可以簡化代碼，提高代碼可讀性。

三、default_factory為函數

除了使用內置類型，也可以使用函數作為default_factory。這個函數需要返回一個默認的值。

from collections import defaultdict

def get1():
    return 1

default_dict_func = defaultdict(get1)
print(default_dict_func['a'])  # 1

在上面的代碼中，通過定義一個函數get1，將這個函數作為default_factory參數。當defaultdict中不存在key時，就會自動調用get1函數來得到一個默認值，這裡是1。

四、default_factory為lambda表達式

lambda表達式也可以作為default_factory參數使用，這個lambda表達式往往比函數更加簡潔，也更加直接。

from collections import defaultdict

default_dict_func_lambda = defaultdict(lambda: 0)
print(default_dict_func_lambda['a'])  # 0

在上面的代碼中，使用lambda表達式構造一個返回0的function。當defaultdict中不存在key時，就會自動調用這個lambda函數來得到默認值，這裡是0。

五、defaultdict與Counter結合使用

Counter是Python中collections庫中的一個類，它可以自動對一個序列里的元素進行計數。將Counter和defaultdict結合，則可以自動統計一個序列中元素出現的次數。

from collections import defaultdict, Counter

input_list = ['a', 'b', 'c', 'a', 'b', 'a']
cnt = defaultdict(int)
for item in input_list:
    cnt[item] += 1

cnt_counter = Counter(input_list)
print(cnt)  # defaultdict(, {'a': 3, 'b': 2, 'c': 1})
print(cnt_counter)  # Counter({'a': 3, 'b': 2, 'c': 1})

在上面的代碼中，分別使用defaultdict和Counter統計了一個序列中元素出現次數。它們的結果是相同的。但是Counter的代碼要更加簡潔，而且可以通過most_common函數獲取出現次數最多的幾項。

六、結語

本文首先介紹了defaultdict的基本用法，然後從default_factory為list、default_factory為函數、default_factory為lambda表達式等幾個方面深入講解了defaultdict的使用方法。最後，介紹了defaultdict和Counter結合使用的方法，希望可以給大家在實際工作中帶來幫助。