Python中的defaultdict用法詳解

引言

作為一種高級編程語言，Python在許多方面都非常方便和易用，其強大的數據結構和函數庫尤其讓廣大程序員愛不釋手。其中，defaultdict是Python內置的一個特殊字典，可以在定義時為字典提供一個默認值，讓程序更為簡潔和高效。本文將對Python中的defaultdict進行詳細講解，希望能夠幫助讀者更好地使用Python。

正文

一、defaultdict的基本用法

Python中的defaultdict是一個正常的字典(dict)類型，與字典唯一的區別在於，當訪問一個不存在的鍵(key)時，defaultdict會自動創建這個鍵，並將其對應的值設置為一個默認值。這可以在一些情況下，特別是在處理dict重複鍵的情況下，非常有用。

defaultdict對象的定義方式和字典(dict)是類似的，只需要使用collections庫中的defaultdict類，並在實例化時傳遞一個函數作為默認值即可，具體用法如下：

    from collections import defaultdict

    d = defaultdict(int)
    d['a'] += 1
    d['b'] += 1

    print(d) # defaultdict(, {'a': 1, 'b': 1})

可以看到，這裡我們定義了一個defaultdict對象d，並將其默認值設置為int類型，然後我們向d中加入了兩個鍵值對，並分別為鍵’a’和鍵’b’賦值1。最後列印輸出d的值，可以看到d中的鍵’a’對應的值為1，鍵’b’對應的值也為1。

這個例子中最關鍵的部分是defaultdict的定義方式d = defaultdict(int)，其中函數int()作為了默認值。這將會使得在以後訪問不存在的鍵時，defaultdict都會將其對應的值默認設置為0。

二、使用自定義函數設置defaultdict的默認值

在前面的例子中，我們已經了解了如何使用默認值int()來創建defaultdict對象。實際上，在Python中，我們可以使用任何可以在字典中用作值的函數作為defaultdict的默認值。這意味著我們可以定義一個自定義的函數作為默認值，從而使defaultdict更加靈活。

例如，我們定義一個函數findMyName，該函數在默認情況下返回字元串「unknown」，在這個函數的基礎上，我們就可以創建一個默認值為「unknown」的defaultdict對象，如下所示：

    def findMyName():
        return 'unknown'

    favorite_colors = defaultdict(findMyName)
    print(favorite_colors['Tom']) # unknown
    print(favorite_colors['Jerry']) # unknown

這裡我們定義了函數findMyName，該函數返回一個默認的字元串「unknown」。然後我們定義了一個defaultdict對象favorite_colors，並將其默認值設置為findMyName函數，並使用該defaultdict對象分別訪問了Tom和Jerry兩個鍵，可以看到輸出的結果都是字元串「unknown」。

三、使用lambda函數作為defaultdict的默認值

除了直接定義一個函數之外，我們還可以使用Python中的lambda函數來設置defaultdict的默認值。Lambda函數可以在Python中非常方便地定義一些小型的匿名函數。

以一個簡單的計數器為例，我們可以使用lambda函數來定義一個匿名函數：

    from collections import defaultdict

    counter = defaultdict(lambda: 0)
    counter['a'] += 1
    counter['b'] += 2
    counter['c'] += 3

    print(counter) # defaultdict(<function  at 0x0000027D4D07C940>, {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3})

這裡我們定義了一個名為counter的defaultdict對象，並使用lambda函數來設置其默認值。當我們向counter中加入鍵值對時，如果該鍵不存在，defaultdict就會自行調用lambda函數，並將其返回的值作為該鍵的默認值來創建一個空字典。

四、結合set和list的defaultdict

除了字典類型的defaultdict之外，我們還可以使用defaultdict來構建set和list類型的對象。這在一些需要去重或者統計元素出現次數等需求時非常實用。

以一個簡單的統計單詞出現次數的例子來說明：假設我們有一個字元串，我們要統計其中每個單詞出現的次數。我們可以使用defaultdict來統計，代碼如下：

    from collections import defaultdict

    sentence = 'this is a test of defaultdict'
    word_count = defaultdict(int)

    # 利用split方法分割字元串，生成單詞列表
    for word in sentence.split():
        word_count[word] += 1

    print(word_count) # defaultdict(, {'this': 1, 'is': 1, 'a': 1, 'test': 1, 'of': 1, 'defaultdict': 1})

在這個例子中，我們定義了一個defaultdict對象word_count，並將其默認值設置為0。然後我們將字元串sentence按單詞分割，並遍歷每個單詞，使用defaultdict統計每個單詞出現的次數。

需要注意的是，在使用defaultdict統計時，我們只需要在遍歷每個單詞時，直接對word_count中的對應單詞計數器+1即可。不需要再次判斷鍵是否存在，defaultdict會自動幫助我們完成所有操作。

除了可以用於統計單詞出現次數之外，defaultdict還可以用於構建set和list類型的對象。例如，我們可以使用defaultdict來構建一個包含同一元素多次出現的列表：

    from collections import defaultdict

    word_list = ['apple', 'banana', 'apple', 'pear', 'banana', 'orange']
    word_count = defaultdict(list)

    for word in word_list:
        word_count[word].append(word)

    print(dict(word_count)) # {'apple': ['apple', 'apple'], 'banana': ['banana', 'banana'], 'pear': ['pear'], 'orange': ['orange']}

在這個例子中，我們定義了一個列表類型的defaultdict對象word_count，並對word_list列表中的每個元素使用append方法添加到word_count中對應的鍵值列表中。最終輸出的結果是一個字典，其中每個鍵都對應一個列表，列表包含了同一元素的多次出現。

小結

本文主要對Python中的defaultdict進行了詳細講解，包括了defaultdict的基本用法、使用自定義函數設置defaultdict的默認值、使用lambda函數作為defaultdict的默認值、以及結合set和list的defaultdict。

使用defaultdict可以幫助我們更加方便地處理Python中的字典類型數據，並使代碼更加整潔和高效。希望本文能夠對讀者有所幫助。