collections — Tipos de dados de contêineres

Código-fonte: Lib/collections/__init__.py

Este módulo implementa tipos de dados de contêineres especializados que fornecem alternativas aos contêineres embutidos do Python, dict, list, set e tuple.

namedtuple()

função fábrica (factory function) para criar subclasses de tuplas com campos nomeados

deque

contêiner lista ou similar com acréscimos e retiradas rápidas nas duas extremidades

ChainMap

classe dict ou similar para criar uma visão única de vários mapeamentos

Counter

dict subclass for counting hashable objects

OrderedDict

subclasse de dict que lembra a ordem que as entradas foram adicionadas

defaultdict

subclasse de dict que chama uma função fábrica para fornecer valores não encontrados

UserDict

envoltório em torno de objetos dicionário para facilitar fazer subclasse de dict

UserList

envoltório em torno de objetos lista para facilitar criação de subclasse de lista

UserString

envoltório em torno de objetos string para uma facilitar criação de subclasse de string

Objetos ChainMap

Novo na versão 3.3.

Uma classe ChainMap é fornecida para ligar rapidamente uma série de mapeamentos de forma que possam ser tratados como um só. O que é frequentemente mais rápido do que criar um novo dicionário e executar múltiplas chamadas de update().

A classe pode ser usada para simular escopos aninhados e é útil em modelos.

class collections.ChainMap(*maps)

ChainMap agrupa múltiplos dicts ou outros mapeamentos para criar uma única vista atualizável. Se nenhum maps for especificado, um dicionário vazio será fornecido para que uma nova cadeia tenha sempre pelo menos um mapeamento.

Os mapeamentos subjacentes são armazenados em uma lista. Essa lista é pública e pode ser acessada ou atualizada usando o atributo maps. Não existe outro estado.

Faz uma busca nos mapeamentos subjacentes sucessivamente até que uma chave seja encontrada. Em contraste, escrita, atualizações e remoções operam apenas no primeiro mapeamento.

Uma ChainMap incorpora os mapeamentos subjacentes por referência. Então, se um dos mapeamentos subjacentes for atualizado, essas alterações serão refletidas na ChainMap.

Todos os métodos usuais do dicionário são suportados. Além disso, existe um atributo maps, um método para criar novos subcontextos e uma propriedade para acessar todos, exceto o primeiro mapeamento:

maps

Uma lista de mapeamentos atualizáveis ​​pelo usuário. A lista é ordenada desde o primeiro pesquisado até a última pesquisado. É o único estado armazenado e pode ser modificado para alterar quais mapeamentos são pesquisados. A lista deve sempre conter pelo menos um mapeamento.

new_child(m=None, **kwargs)

Retorna uma nova ChainMap contendo um novo mapa seguido de todos os mapas na instância atual. Se m for especificado, torna-se o novo mapa na frente da lista de mapeamentos; Se não especificado, é usado um dicionário vazio, de modo que chamar d.new_child() é equivalente a: ChainMap({}, *d.maps). Se algum argumento nomeado for especificado, ele atualizará o mapa passado ou o novo dicionário vazio. Esse método é usado para criar subcontextos que podem ser atualizados sem alterar valores em nenhum dos mapeamentos pai.

Alterado na versão 3.4: O parâmetro opcional m foi adicionado.

Alterado na versão 3.10: Suporte a argumentos nomeados foi adicionado.

parents

Propriedade que retorna um novo ChainMap contendo todos os mapas da instância atual, exceto o primeiro. Isso é útil para pular o primeiro mapa da pesquisa. Os casos de uso são semelhantes aos do argumento nomeado nonlocal usada em escopos aninhados. Os casos de uso também são paralelos aos da função embutida super(). Uma referência a d.parents é equivalente a: ChainMap(*d.maps[1:]).

Observe, a ordem de iteração de um ChainMap() é determinada pela varredura dos mapeamentos do último ao primeiro:

>>> baseline = {'music': 'bach', 'art': 'rembrandt'}
>>> adjustments = {'art': 'van gogh', 'opera': 'carmen'}
>>> list(ChainMap(adjustments, baseline))
['music', 'art', 'opera']

Isso dá a mesma ordem de uma série de chamadas de dict.update() começando com o último mapeamento:

>>> combined = baseline.copy()
>>> combined.update(adjustments)
>>> list(combined)
['music', 'art', 'opera']

Alterado na versão 3.9: Adicionado suporte para os operadores | e |=, especificados na PEP 584.

Ver também

Exemplos e Receitas de ChainMap

Esta seção mostra várias abordagens para trabalhar com mapas encadeados.

Exemplo de simulação da cadeia de busca interna do Python:

import builtins
pylookup = ChainMap(locals(), globals(), vars(builtins))

Exemplo de como permitir que os argumentos de linha de comando especificados pelo usuário tenham precedência sobre as variáveis de ambiente que, por sua vez, têm precedência sobre os valores padrão:

import os, argparse

defaults = {'color': 'red', 'user': 'guest'}

parser = argparse.ArgumentParser()
parser.add_argument('-u', '--user')
parser.add_argument('-c', '--color')
namespace = parser.parse_args()
command_line_args = {k: v for k, v in vars(namespace).items() if v is not None}

combined = ChainMap(command_line_args, os.environ, defaults)
print(combined['color'])
print(combined['user'])

Padrões de exemplo para utilização da classe ChainMap para simular contextos aninhados:

c = ChainMap()        # Create root context
d = c.new_child()     # Create nested child context
e = c.new_child()     # Child of c, independent from d
e.maps[0]             # Current context dictionary -- like Python's locals()
e.maps[-1]            # Root context -- like Python's globals()
e.parents             # Enclosing context chain -- like Python's nonlocals

d['x'] = 1            # Set value in current context
d['x']                # Get first key in the chain of contexts
del d['x']            # Delete from current context
list(d)               # All nested values
k in d                # Check all nested values
len(d)                # Number of nested values
d.items()             # All nested items
dict(d)               # Flatten into a regular dictionary

A classe ChainMap só faz atualizações (escritas e remoções) no primeiro mapeamento na cadeia, enquanto as pesquisas irão buscar em toda a cadeia. Contudo, se há o desejo de escritas e remoções profundas, é fácil fazer uma subclasse que atualiza chaves encontradas mais a fundo na cadeia:

class DeepChainMap(ChainMap):
    'Variant of ChainMap that allows direct updates to inner scopes'

    def __setitem__(self, key, value):
        for mapping in self.maps:
            if key in mapping:
                mapping[key] = value
                return
        self.maps[0][key] = value

    def __delitem__(self, key):
        for mapping in self.maps:
            if key in mapping:
                del mapping[key]
                return
        raise KeyError(key)

>>> d = DeepChainMap({'zebra': 'black'}, {'elephant': 'blue'}, {'lion': 'yellow'})
>>> d['lion'] = 'orange'         # update an existing key two levels down
>>> d['snake'] = 'red'           # new keys get added to the topmost dict
>>> del d['elephant']            # remove an existing key one level down
>>> d                            # display result
DeepChainMap({'zebra': 'black', 'snake': 'red'}, {}, {'lion': 'orange'})

Objetos Counter

Uma ferramenta de contagem é fornecida para apoiar contas rápidas e convenientes. Por exemplo:

>>> # Tally occurrences of words in a list
>>> cnt = Counter()
>>> for word in ['red', 'blue', 'red', 'green', 'blue', 'blue']:
...     cnt[word] += 1
>>> cnt
Counter({'blue': 3, 'red': 2, 'green': 1})

>>> # Find the ten most common words in Hamlet
>>> import re
>>> words = re.findall(r'\w+', open('hamlet.txt').read().lower())
>>> Counter(words).most_common(10)
[('the', 1143), ('and', 966), ('to', 762), ('of', 669), ('i', 631),
 ('you', 554),  ('a', 546), ('my', 514), ('hamlet', 471), ('in', 451)]
class collections.Counter([iterable-or-mapping])

A Counter is a dict subclass for counting hashable objects. It is a collection where elements are stored as dictionary keys and their counts are stored as dictionary values. Counts are allowed to be any integer value including zero or negative counts. The Counter class is similar to bags or multisets in other languages.

Os elementos são contados a partir de um iterável iterable ou inicializado a partir de um outro mapeamento mapping (ou contador):

>>> c = Counter()                           # a new, empty counter
>>> c = Counter('gallahad')                 # a new counter from an iterable
>>> c = Counter({'red': 4, 'blue': 2})      # a new counter from a mapping
>>> c = Counter(cats=4, dogs=8)             # a new counter from keyword args

Objetos Counter tem uma interface de dicionário, com a diferença que devolvem uma contagem zero para itens que não estão presentes em vez de levantar a exceção KeyError:

>>> c = Counter(['eggs', 'ham'])
>>> c['bacon']                              # count of a missing element is zero
0

Definir uma contagem como zero não remove um elemento do contador. Use del para o remover completamente.

>>> c['sausage'] = 0                        # counter entry with a zero count
>>> del c['sausage']                        # del actually removes the entry

Novo na versão 3.1.

Alterado na versão 3.7: As a dict subclass, Counter inherited the capability to remember insertion order. Math operations on Counter objects also preserve order. Results are ordered according to when an element is first encountered in the left operand and then by the order encountered in the right operand.

Objetos Counter têm suporte a métodos adicionais além daqueles que já estão disponíveis para todos os dicionários:

elements()

Retorna um iterador sobre os elementos, repetindo cada um tantas vezes quanto sua contagem. Os elementos são retornados na ordem em que foram encontrados pela primeira vez. Se a contagem de um elemento é menor que um, ele será ignorado por elements() .

>>> c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)
>>> sorted(c.elements())
['a', 'a', 'a', 'a', 'b', 'b']
most_common([n])

Retorna uma lista dos n elementos mais comuns e suas contagens, do mais comum para o menos comum. Se n for omitido ou igual a None, most_common() retorna todos os elementos no contador. Elementos com contagens iguais são ordenados na ordem em que foram encontrados pela primeira vez:

>>> Counter('abracadabra').most_common(3)
[('a', 5), ('b', 2), ('r', 2)]
subtract([iterable-or-mapping])

Os elementos são subtraídos de um iterável iterable ou de outro mapeamento mapping (ou contador). Funciona como dict.update(), mas subtraindo contagens ao invés de substituí-las. Tanto as entradas quanto as saídas podem ser zero ou negativas.

>>> c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)
>>> d = Counter(a=1, b=2, c=3, d=4)
>>> c.subtract(d)
>>> c
Counter({'a': 3, 'b': 0, 'c': -3, 'd': -6})

Novo na versão 3.2.

total()

Calcula a soma das contagens.

>>> c = Counter(a=10, b=5, c=0)
>>> c.total()
15

Novo na versão 3.10.

Os métodos usuais de dicionário estão disponíveis para objetos Counter, exceto por dois que funcionam de forma diferente para contadores.

fromkeys(iterable)

Este método de classe não está implementado para objetos Counter.

update([iterable-or-mapping])

Elementos são contados a partir de um iterável iterable ou adicionados de outro mapeamento mapping (ou contador). Funciona como dict.update(), mas adiciona contagens em vez de substituí-las. Além disso, é esperado que o iterable seja uma sequência de elementos, e não uma sequência de pares (key, value).

Os contadores oferecem suporte a operadores de comparação rica para relacionamentos de igualdade, subconjunto e superconjunto: ==, !=, <, <=, >, >=. Todos esses testes tratam os elementos ausentes como tendo contagens zero para que Counter(a=1) == Counter(a=1, b=0) retorne verdadeiro.

Novo na versão 3.10: Foram adicionadas operações de rica comparação.

Alterado na versão 3.10: Em testes de igualdade, os elementos ausentes são tratados como tendo contagens zero. Anteriormente, Counter(a=3) e Counter(a=3, b=0) eram considerados distintos.

Padrões comuns para trabalhar com objetos Counter:

c.total()                       # total of all counts
c.clear()                       # reset all counts
list(c)                         # list unique elements
set(c)                          # convert to a set
dict(c)                         # convert to a regular dictionary
c.items()                       # convert to a list of (elem, cnt) pairs
Counter(dict(list_of_pairs))    # convert from a list of (elem, cnt) pairs
c.most_common()[:-n-1:-1]       # n least common elements
+c                              # remove zero and negative counts

Diversas operações matemáticas são fornecidas combinando objetos do tipo Counter afim de se produzir multiconjuntos (Counters que possuem contagens maiores que 0). Adição e subtração combinam contadores adicionando ou subtraindo o contagem do elemento correspondente. Intersecção ou união retorna o mínimo e máximo da contagem correspondente. Igualdade e inclusão compara as contagens correspondentes. Cada operação aceita entradas com contagens assinadas, mas a saída vai excluir resultados com contagens de zero ou menos.

>>> c = Counter(a=3, b=1)
>>> d = Counter(a=1, b=2)
>>> c + d                       # add two counters together:  c[x] + d[x]
Counter({'a': 4, 'b': 3})
>>> c - d                       # subtract (keeping only positive counts)
Counter({'a': 2})
>>> c & d                       # intersection:  min(c[x], d[x])
Counter({'a': 1, 'b': 1})
>>> c | d                       # union:  max(c[x], d[x])
Counter({'a': 3, 'b': 2})
>>> c == d                      # equality:  c[x] == d[x]
False
>>> c <= d                      # inclusion:  c[x] <= d[x]
False

A adição e subtração unárias são atalhos para adicionar um contador vazio ou subtrair de um contador vazio.

>>> c = Counter(a=2, b=-4)
>>> +c
Counter({'a': 2})
>>> -c
Counter({'b': 4})

Novo na versão 3.3: Adicionado suporte para operador unário mais, unário menos e operações in-place em multiconjuntos.

Nota

Os contadores foram projetados principalmente para funcionar com números inteiros positivos para representar contagens contínuas; no entanto, foi tomado cuidado para não impedir desnecessariamente os casos de uso que precisassem de outros tipos ou valores negativos. Para ajudar nesses casos de uso, esta seção documenta o intervalo mínimo e as restrições de tipo.

  • A própria classe Counter é uma subclasse de dicionário sem restrições em suas chaves e valores. Os valores pretendem ser números que representam contagens, mas você pode armazenar qualquer coisa no campo de valor.

  • O método most_common() requer apenas que os valores sejam ordenáveis.

  • Para operações in-place, como c[key] += 1, o tipo de valor precisa oferecer suporte a apenas adição e subtração. Portanto, frações, números de ponto flutuante e decimais funcionariam e os valores negativos são suportados. O mesmo também é verdadeiro para update() e subtract() que permitem valores negativos e zero para entradas e saídas.

  • Os métodos de multiconjuntos são projetados apenas para casos de uso com valores positivos. As entradas podem ser negativas ou zero, mas apenas saídas com valores positivos são criadas. Não há restrições de tipo, mas o tipo de valor precisa suportar adição, subtração e comparação.

  • O método elements() requer contagens de inteiros. Ele ignora contagens zero e negativas.

Ver também

  • Classe Bag do Smalltalk.

  • Entrada da Wikipédia para Multiconjuntos.

  • Tutorial com exemplos de multiconjuntos no C++.

  • Para operações matemáticas em multiconjuntos e seus casos de uso, consulte Knuth, Donald. The Art of Computer Programming Volume II, Seção 4.6.3, Exercício 19.

  • Para enumerar todos os multiconjuntos distintos de um determinado tamanho em um determinado conjunto de elementos, consulte itertools.combinations_with_replacement():

    map(Counter, combinations_with_replacement('ABC', 2)) # --> AA AB AC BB BC CC

Objetos deque

class collections.deque([iterable[, maxlen]])

Retorna um novo objeto deque inicializado da esquerda para a direita (usando append()) com dados do iterável iterable. Se iterable não for especificado, o novo deque estará vazio.

Deques são uma generalização de pilhas e filas (o nome é pronunciado “deck” e é abreviação de “double-ended queue”, e conhecida como “fila duplamente terminada” em português). O Deques oferece suporte para acréscimos e retiradas seguros para thread e eficientes em uso memória de ambos os lados do deque com aproximadamente o mesmo desempenho O(1) em qualquer direção.

Embora os objetos list ofereçam suporte a operações semelhantes, eles são otimizados para operações rápidas de comprimento fixo e sujeitam em custos de movimentação de memória O(n) para as operações pop(0) e insert(0, v) que alteram o tamanho e a posição da representação de dados subjacente.

Se maxlen não for especificado ou for None, deques podem crescer para um comprimento arbitrário. Caso contrário, o deque é limitado ao comprimento máximo especificado. Quando um deque de comprimento limitado está cheio, quando novos itens são adicionados, um número correspondente de itens é descartado da extremidade oposta. Deques de comprimento limitado fornecem funcionalidade semelhante ao filtro tail no Unix. Eles também são úteis para rastrear transações e outras pools de dados onde apenas a atividade mais recente é de interesse.

Os objetos Deque oferecem suporte aos seguintes métodos:

append(x)

Adiciona x ao lado direito do deque.

appendleft(x)

Adiciona x ao lado esquerdo do deque

clear()

Remove todos os elementos do deque deixando-o com comprimento 0.

copy()

Cria uma cópia rasa do deque.

Novo na versão 3.5.

count(x)

Conta o número de elementos deque igual a x.

Novo na versão 3.2.

extend(iterable)

Estende o lado direito do deque anexando elementos do argumento iterável.

extendleft(iterable)

Estende o lado esquerdo do deque anexando elementos de iterable. Observe que a série de acréscimos à esquerda resulta na reversão da ordem dos elementos no argumento iterável.

index(x[, start[, stop]])

Retorna a posição de x no deque (no ou após o índice start e antes do índice stop). Retorna a primeira correspondência ou levanta ValueError se não for encontrado.

Novo na versão 3.5.

insert(i, x)

Insere x no deque na posição i.

Se a inserção fizer com que um deque limitado cresça além de maxlen, uma IndexError é levantada.

Novo na versão 3.5.

pop()

Remove e devolve um elemento do lado direito do deque. Se nenhum elemento estiver presente, levanta um IndexError.

popleft()

Remove e devolve um elemento do lado esquerdo do deque. Se nenhum elemento estiver presente, levanta um IndexError.

remove(value)

Remove a primeira ocorrência de value. Se não for encontrado, levanta um ValueError.

reverse()

Inverte os elementos do deque no local e, em seguida, retorna None.

Novo na versão 3.2.

rotate(n=1)

Gira o deque n passos para a direita. Se n for negativo, gire para a esquerda.

Quando o deque não está vazio, girar um passo para a direita é equivalente a d.appendleft(d.pop()) e girar um passo para a esquerda é equivalente a d.append(d.popleft()).

Os objetos Deque também fornecem um atributo somente leitura:

maxlen

Tamanho máximo de um deque ou None se ilimitado.

Novo na versão 3.1.

Além do acima, deques oferece suporte a iteração, serialização com pickle, len(d), reversed(d), copy.copy(d), copy.deepcopy(d) e teste de associação com o operador in e referências subscritas, como d[0] para acessar o primeiro elemento. O acesso indexado é O(1) em ambas as extremidades, mas diminui para O(n) no meio. Para acesso aleatório rápido, use listas.

A partir da versão 3.5, deques oferecem suporte a __add__(),``__mul__()`` e __imul__().

Exemplo:

>>> from collections import deque
>>> d = deque('ghi')                 # make a new deque with three items
>>> for elem in d:                   # iterate over the deque's elements
...     print(elem.upper())
G
H
I

>>> d.append('j')                    # add a new entry to the right side
>>> d.appendleft('f')                # add a new entry to the left side
>>> d                                # show the representation of the deque
deque(['f', 'g', 'h', 'i', 'j'])

>>> d.pop()                          # return and remove the rightmost item
'j'
>>> d.popleft()                      # return and remove the leftmost item
'f'
>>> list(d)                          # list the contents of the deque
['g', 'h', 'i']
>>> d[0]                             # peek at leftmost item
'g'
>>> d[-1]                            # peek at rightmost item
'i'

>>> list(reversed(d))                # list the contents of a deque in reverse
['i', 'h', 'g']
>>> 'h' in d                         # search the deque
True
>>> d.extend('jkl')                  # add multiple elements at once
>>> d
deque(['g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l'])
>>> d.rotate(1)                      # right rotation
>>> d
deque(['l', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k'])
>>> d.rotate(-1)                     # left rotation
>>> d
deque(['g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l'])

>>> deque(reversed(d))               # make a new deque in reverse order
deque(['l', 'k', 'j', 'i', 'h', 'g'])
>>> d.clear()                        # empty the deque
>>> d.pop()                          # cannot pop from an empty deque
Traceback (most recent call last):
    File "<pyshell#6>", line 1, in -toplevel-
        d.pop()
IndexError: pop from an empty deque

>>> d.extendleft('abc')              # extendleft() reverses the input order
>>> d
deque(['c', 'b', 'a'])

Receitas de deque

Esta seção mostra várias abordagens para trabalhar com deques.

Deques de comprimento limitado fornecem funcionalidade semelhante ao filtro tail em Unix:

def tail(filename, n=10):
    'Return the last n lines of a file'
    with open(filename) as f:
        return deque(f, n)

Outra abordagem para usar deques é manter uma sequência de elementos adicionados recentemente, acrescentando à direita e clicando à esquerda:

def moving_average(iterable, n=3):
    # moving_average([40, 30, 50, 46, 39, 44]) --> 40.0 42.0 45.0 43.0
    # https://en.wikipedia.org/wiki/Moving_average
    it = iter(iterable)
    d = deque(itertools.islice(it, n-1))
    d.appendleft(0)
    s = sum(d)
    for elem in it:
        s += elem - d.popleft()
        d.append(elem)
        yield s / n

Um escalonador round robin pode ser implementado com iteradores de entrada armazenados em um deque. Os valores são produzidos a partir do iterador ativo na posição zero. Se esse iterador estiver esgotado, ele pode ser removido com popleft(); caso contrário, ele pode voltar ao fim com o método rotate():

def roundrobin(*iterables):
    "roundrobin('ABC', 'D', 'EF') --> A D E B F C"
    iterators = deque(map(iter, iterables))
    while iterators:
        try:
            while True:
                yield next(iterators[0])
                iterators.rotate(-1)
        except StopIteration:
            # Remove an exhausted iterator.
            iterators.popleft()

O método rotate() fornece uma maneira de implementar o fatiamento e exclusão deque. Por exemplo, uma implementação Python pura de del d[n] depende do método rotate() para posicionar os elementos a serem retirados:

def delete_nth(d, n):
    d.rotate(-n)
    d.popleft()
    d.rotate(n)

Para implementar o fatiamento de deque, use uma abordagem semelhante aplicando rotate() para trazer um elemento alvo para o lado esquerdo do deque. Remova as entradas antigas com popleft(), adicione novas entradas com extend(), e, então, inverta a rotação. Com pequenas variações dessa abordagem, é fácil implementar manipulações de pilha de estilo Forth, como dup, drop, swap, over, pick, rot e roll.

Objetos defaultdict

class collections.defaultdict(default_factory=None, /[, ...])

Retorna um novo objeto dicionário ou similar. defaultdict é uma subclasse da classe embutida dict. Ele substitui um método e adiciona uma variável de instância gravável. A funcionalidade restante é a mesma da classe dict e não está documentada aqui.

O primeiro argumento fornece o valor inicial para o atributo default_factory; o padrão é None. Todos os argumentos restantes são tratados da mesma forma como se fossem passados ​​para o construtor dict, incluindo argumentos nomeados.

Os objetos defaultdict oferecem suporta ao seguinte método além das operações padrão dict:

__missing__(key)

Se o atributo default_factory for None, isso levanta uma exceção KeyError com key como argumento.

Se default_factory não for None, ele é chamado sem argumentos para fornecer um valor padrão para a chave key fornecida, este valor é inserido no dicionário para key e retornado.

Se chamar default_factory levanta uma exceção, esta exceção é propagada inalterada.

Este método é chamado pelo método __getitem__() da classe dict quando a chave solicitada não é encontrada; tudo o que ele retorna ou levanta é então retornado ou levantado por __getitem__().

Note that __missing__() is not called for any operations besides __getitem__(). This means that get() will, like normal dictionaries, return None as a default rather than using default_factory.

Objetos defaultdict permitem a seguinte variável instanciada:

default_factory

This attribute is used by the __missing__() method; it is initialized from the first argument to the constructor, if present, or to None, if absent.

Alterado na versão 3.9: Added merge (|) and update (|=) operators, specified in PEP 584.

Exemplos de defaultdict

Usando list como default_factory, se for fácil agrupar a sequencia dos pares chave-valores num dicionário de listas

>>> s = [('yellow', 1), ('blue', 2), ('yellow', 3), ('blue', 4), ('red', 1)]
>>> d = defaultdict(list)
>>> for k, v in s:
...     d[k].append(v)
...
>>> sorted(d.items())
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

When each key is encountered for the first time, it is not already in the mapping; so an entry is automatically created using the default_factory function which returns an empty list. The list.append() operation then attaches the value to the new list. When keys are encountered again, the look-up proceeds normally (returning the list for that key) and the list.append() operation adds another value to the list. This technique is simpler and faster than an equivalent technique using dict.setdefault():

>>> d = {}
>>> for k, v in s:
...     d.setdefault(k, []).append(v)
...
>>> sorted(d.items())
[('blue', [2, 4]), ('red', [1]), ('yellow', [1, 3])]

Setting the default_factory to int makes the defaultdict useful for counting (like a bag or multiset in other languages):

>>> s = 'mississippi'
>>> d = defaultdict(int)
>>> for k in s:
...     d[k] += 1
...
>>> sorted(d.items())
[('i', 4), ('m', 1), ('p', 2), ('s', 4)]

When a letter is first encountered, it is missing from the mapping, so the default_factory function calls int() to supply a default count of zero. The increment operation then builds up the count for each letter.

The function int() which always returns zero is just a special case of constant functions. A faster and more flexible way to create constant functions is to use a lambda function which can supply any constant value (not just zero):

>>> def constant_factory(value):
...     return lambda: value
>>> d = defaultdict(constant_factory('<missing>'))
>>> d.update(name='John', action='ran')
>>> '%(name)s %(action)s to %(object)s' % d
'John ran to <missing>'

Setting the default_factory to set makes the defaultdict useful for building a dictionary of sets:

>>> s = [('red', 1), ('blue', 2), ('red', 3), ('blue', 4), ('red', 1), ('blue', 4)]
>>> d = defaultdict(set)
>>> for k, v in s:
...     d[k].add(v)
...
>>> sorted(d.items())
[('blue', {2, 4}), ('red', {1, 3})]

namedtuple() Factory Function for Tuples with Named Fields

Tuplas nomeadas determinam o significado de cada posição numa tupla e permitem um código mais legível e autodocumentado. Podem ser usadas sempre que tuplas regulares forem utilizadas, e adicionam a possibilidade de acessar campos pelo nome ao invés da posição do índice.

collections.namedtuple(typename, field_names, *, rename=False, defaults=None, module=None)

Returns a new tuple subclass named typename. The new subclass is used to create tuple-like objects that have fields accessible by attribute lookup as well as being indexable and iterable. Instances of the subclass also have a helpful docstring (with typename and field_names) and a helpful __repr__() method which lists the tuple contents in a name=value format.

The field_names are a sequence of strings such as ['x', 'y']. Alternatively, field_names can be a single string with each fieldname separated by whitespace and/or commas, for example 'x y' or 'x, y'.

Any valid Python identifier may be used for a fieldname except for names starting with an underscore. Valid identifiers consist of letters, digits, and underscores but do not start with a digit or underscore and cannot be a keyword such as class, for, return, global, pass, or raise.

If rename is true, invalid fieldnames are automatically replaced with positional names. For example, ['abc', 'def', 'ghi', 'abc'] is converted to ['abc', '_1', 'ghi', '_3'], eliminating the keyword def and the duplicate fieldname abc.

defaults can be None or an iterable of default values. Since fields with a default value must come after any fields without a default, the defaults are applied to the rightmost parameters. For example, if the fieldnames are ['x', 'y', 'z'] and the defaults are (1, 2), then x will be a required argument, y will default to 1, and z will default to 2.

If module is defined, the __module__ attribute of the named tuple is set to that value.

Named tuple instances do not have per-instance dictionaries, so they are lightweight and require no more memory than regular tuples.

To support pickling, the named tuple class should be assigned to a variable that matches typename.

Alterado na versão 3.1: Adicionado suporte a rename.

Alterado na versão 3.6: The verbose and rename parameters became keyword-only arguments.

Alterado na versão 3.6: Adicionado o parâmetro module.

Alterado na versão 3.7: Removido o parâmetro verbose e o atributo _source

Alterado na versão 3.7: Adicionado o parâmetro defaults e o atributo _field_defaults.

>>> # Basic example
>>> Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
>>> p = Point(11, y=22)     # instantiate with positional or keyword arguments
>>> p[0] + p[1]             # indexable like the plain tuple (11, 22)
33
>>> x, y = p                # unpack like a regular tuple
>>> x, y
(11, 22)
>>> p.x + p.y               # fields also accessible by name
33
>>> p                       # readable __repr__ with a name=value style
Point(x=11, y=22)

Named tuples are especially useful for assigning field names to result tuples returned by the csv or sqlite3 modules:

EmployeeRecord = namedtuple('EmployeeRecord', 'name, age, title, department, paygrade')

import csv
for emp in map(EmployeeRecord._make, csv.reader(open("employees.csv", "rb"))):
    print(emp.name, emp.title)

import sqlite3
conn = sqlite3.connect('/companydata')
cursor = conn.cursor()
cursor.execute('SELECT name, age, title, department, paygrade FROM employees')
for emp in map(EmployeeRecord._make, cursor.fetchall()):
    print(emp.name, emp.title)

In addition to the methods inherited from tuples, named tuples support three additional methods and two attributes. To prevent conflicts with field names, the method and attribute names start with an underscore.

classmethod somenamedtuple._make(iterable)

Class method that makes a new instance from an existing sequence or iterable.

>>> t = [11, 22]
>>> Point._make(t)
Point(x=11, y=22)
somenamedtuple._asdict()

Retorna um novo dict que mapeia nomes de campo para seus respectivos valores:

>>> p = Point(x=11, y=22)
>>> p._asdict()
{'x': 11, 'y': 22}

Alterado na versão 3.1: Returns an OrderedDict instead of a regular dict.

Alterado na versão 3.8: Returns a regular dict instead of an OrderedDict. As of Python 3.7, regular dicts are guaranteed to be ordered. If the extra features of OrderedDict are required, the suggested remediation is to cast the result to the desired type: OrderedDict(nt._asdict()).

somenamedtuple._replace(**kwargs)

Return a new instance of the named tuple replacing specified fields with new values:

>>> p = Point(x=11, y=22)
>>> p._replace(x=33)
Point(x=33, y=22)

>>> for partnum, record in inventory.items():
...     inventory[partnum] = record._replace(price=newprices[partnum], timestamp=time.now())
somenamedtuple._fields

Tuple of strings listing the field names. Useful for introspection and for creating new named tuple types from existing named tuples.

>>> p._fields            # view the field names
('x', 'y')

>>> Color = namedtuple('Color', 'red green blue')
>>> Pixel = namedtuple('Pixel', Point._fields + Color._fields)
>>> Pixel(11, 22, 128, 255, 0)
Pixel(x=11, y=22, red=128, green=255, blue=0)
somenamedtuple._field_defaults

Dictionary mapping field names to default values.

>>> Account = namedtuple('Account', ['type', 'balance'], defaults=[0])
>>> Account._field_defaults
{'balance': 0}
>>> Account('premium')
Account(type='premium', balance=0)

To retrieve a field whose name is stored in a string, use the getattr() function:

>>> getattr(p, 'x')
11

To convert a dictionary to a named tuple, use the double-star-operator (as described in Desempacotando listas de argumentos):

>>> d = {'x': 11, 'y': 22}
>>> Point(**d)
Point(x=11, y=22)

Since a named tuple is a regular Python class, it is easy to add or change functionality with a subclass. Here is how to add a calculated field and a fixed-width print format:

>>> class Point(namedtuple('Point', ['x', 'y'])):
...     __slots__ = ()
...     @property
...     def hypot(self):
...         return (self.x ** 2 + self.y ** 2) ** 0.5
...     def __str__(self):
...         return 'Point: x=%6.3f  y=%6.3f  hypot=%6.3f' % (self.x, self.y, self.hypot)

>>> for p in Point(3, 4), Point(14, 5/7):
...     print(p)
Point: x= 3.000  y= 4.000  hypot= 5.000
Point: x=14.000  y= 0.714  hypot=14.018

The subclass shown above sets __slots__ to an empty tuple. This helps keep memory requirements low by preventing the creation of instance dictionaries.

Subclassing is not useful for adding new, stored fields. Instead, simply create a new named tuple type from the _fields attribute:

>>> Point3D = namedtuple('Point3D', Point._fields + ('z',))

Docstrings can be customized by making direct assignments to the __doc__ fields:

>>> Book = namedtuple('Book', ['id', 'title', 'authors'])
>>> Book.__doc__ += ': Hardcover book in active collection'
>>> Book.id.__doc__ = '13-digit ISBN'
>>> Book.title.__doc__ = 'Title of first printing'
>>> Book.authors.__doc__ = 'List of authors sorted by last name'

Alterado na versão 3.5: Property docstrings became writeable.

Ver também

  • See typing.NamedTuple for a way to add type hints for named tuples. It also provides an elegant notation using the class keyword:

    class Component(NamedTuple):
    part_number: int
    weight: float
    description: Optional[str] = None

  • See types.SimpleNamespace() for a mutable namespace based on an underlying dictionary instead of a tuple.

  • The dataclasses module provides a decorator and functions for automatically adding generated special methods to user-defined classes.

Objetos OrderedDict

Ordered dictionaries are just like regular dictionaries but have some extra capabilities relating to ordering operations. They have become less important now that the built-in dict class gained the ability to remember insertion order (this new behavior became guaranteed in Python 3.7).

Some differences from dict still remain:

  • The regular dict was designed to be very good at mapping operations. Tracking insertion order was secondary.

  • The OrderedDict was designed to be good at reordering operations. Space efficiency, iteration speed, and the performance of update operations were secondary.

  • The OrderedDict algorithm can handle frequent reordering operations better than dict. As shown in the recipes below, this makes it suitable for implementing various kinds of LRU caches.

  • The equality operation for OrderedDict checks for matching order.

    A regular dict can emulate the order sensitive equality test with p == q and all(k1 == k2 for k1, k2 in zip(p, q)).

  • The popitem() method of OrderedDict has a different signature. It accepts an optional argument to specify which item is popped.

    A regular dict can emulate OrderedDict’s od.popitem(last=True) with d.popitem() which is guaranteed to pop the rightmost (last) item.

    A regular dict can emulate OrderedDict’s od.popitem(last=False) with (k := next(iter(d)), d.pop(k)) which will return and remove the leftmost (first) item if it exists.

  • OrderedDict has a move_to_end() method to efficiently reposition an element to an endpoint.

    A regular dict can emulate OrderedDict’s od.move_to_end(k, last=True) with d[k] = d.pop(k) which will move the key and its associated value to the rightmost (last) position.

    A regular dict does not have an efficient equivalent for OrderedDict’s od.move_to_end(k, last=False) which moves the key and its associated value to the leftmost (first) position.

  • Until Python 3.8, dict lacked a __reversed__() method.

class collections.OrderedDict([items])

Return an instance of a dict subclass that has methods specialized for rearranging dictionary order.

Novo na versão 3.1.

popitem(last=True)

The popitem() method for ordered dictionaries returns and removes a (key, value) pair. The pairs are returned in LIFO order if last is true or FIFO order if false.

move_to_end(key, last=True)

Move an existing key to either end of an ordered dictionary. The item is moved to the right end if last is true (the default) or to the beginning if last is false. Raises KeyError if the key does not exist:

>>> d = OrderedDict.fromkeys('abcde')
>>> d.move_to_end('b')
>>> ''.join(d)
'acdeb'
>>> d.move_to_end('b', last=False)
>>> ''.join(d)
'bacde'

Novo na versão 3.2.

Além dos métodos usuais de mapeamento, dicionários ordenados também oferecem suporte a iteração reversa usando a função reversed().

Equality tests between OrderedDict objects are order-sensitive and are implemented as list(od1.items())==list(od2.items()). Equality tests between OrderedDict objects and other Mapping objects are order-insensitive like regular dictionaries. This allows OrderedDict objects to be substituted anywhere a regular dictionary is used.

Alterado na versão 3.5: The items, keys, and values views of OrderedDict now support reverse iteration using reversed().

Alterado na versão 3.6: With the acceptance of PEP 468, order is retained for keyword arguments passed to the OrderedDict constructor and its update() method.

Alterado na versão 3.9: Added merge (|) and update (|=) operators, specified in PEP 584.

OrderedDict Examples and Recipes

It is straightforward to create an ordered dictionary variant that remembers the order the keys were last inserted. If a new entry overwrites an existing entry, the original insertion position is changed and moved to the end:

class LastUpdatedOrderedDict(OrderedDict):
    'Store items in the order the keys were last added'

    def __setitem__(self, key, value):
        super().__setitem__(key, value)
        self.move_to_end(key)

An OrderedDict would also be useful for implementing variants of functools.lru_cache():

from time import time

class TimeBoundedLRU:
    "LRU Cache that invalidates and refreshes old entries."

    def __init__(self, func, maxsize=128, maxage=30):
        self.cache = OrderedDict()      # { args : (timestamp, result)}
        self.func = func
        self.maxsize = maxsize
        self.maxage = maxage

    def __call__(self, *args):
        if args in self.cache:
            self.cache.move_to_end(args)
            timestamp, result = self.cache[args]
            if time() - timestamp <= self.maxage:
                return result
        result = self.func(*args)
        self.cache[args] = time(), result
        if len(self.cache) > self.maxsize:
            self.cache.popitem(0)
        return result

class MultiHitLRUCache:
    """ LRU cache that defers caching a result until
        it has been requested multiple times.

        To avoid flushing the LRU cache with one-time requests,
        we don't cache until a request has been made more than once.

    """

    def __init__(self, func, maxsize=128, maxrequests=4096, cache_after=1):
        self.requests = OrderedDict()   # { uncached_key : request_count }
        self.cache = OrderedDict()      # { cached_key : function_result }
        self.func = func
        self.maxrequests = maxrequests  # max number of uncached requests
        self.maxsize = maxsize          # max number of stored return values
        self.cache_after = cache_after

    def __call__(self, *args):
        if args in self.cache:
            self.cache.move_to_end(args)
            return self.cache[args]
        result = self.func(*args)
        self.requests[args] = self.requests.get(args, 0) + 1
        if self.requests[args] <= self.cache_after:
            self.requests.move_to_end(args)
            if len(self.requests) > self.maxrequests:
                self.requests.popitem(0)
        else:
            self.requests.pop(args, None)
            self.cache[args] = result
            if len(self.cache) > self.maxsize:
                self.cache.popitem(0)
        return result

UserDict objects

The class, UserDict acts as a wrapper around dictionary objects. The need for this class has been partially supplanted by the ability to subclass directly from dict; however, this class can be easier to work with because the underlying dictionary is accessible as an attribute.

class collections.UserDict([initialdata])

Class that simulates a dictionary. The instance’s contents are kept in a regular dictionary, which is accessible via the data attribute of UserDict instances. If initialdata is provided, data is initialized with its contents; note that a reference to initialdata will not be kept, allowing it to be used for other purposes.

In addition to supporting the methods and operations of mappings, UserDict instances provide the following attribute:

data

A real dictionary used to store the contents of the UserDict class.

UserList objects

This class acts as a wrapper around list objects. It is a useful base class for your own list-like classes which can inherit from them and override existing methods or add new ones. In this way, one can add new behaviors to lists.

The need for this class has been partially supplanted by the ability to subclass directly from list; however, this class can be easier to work with because the underlying list is accessible as an attribute.

class collections.UserList([list])

Class that simulates a list. The instance’s contents are kept in a regular list, which is accessible via the data attribute of UserList instances. The instance’s contents are initially set to a copy of list, defaulting to the empty list []. list can be any iterable, for example a real Python list or a UserList object.

In addition to supporting the methods and operations of mutable sequences, UserList instances provide the following attribute:

data

A real list object used to store the contents of the UserList class.

Subclassing requirements: Subclasses of UserList are expected to offer a constructor which can be called with either no arguments or one argument. List operations which return a new sequence attempt to create an instance of the actual implementation class. To do so, it assumes that the constructor can be called with a single parameter, which is a sequence object used as a data source.

If a derived class does not wish to comply with this requirement, all of the special methods supported by this class will need to be overridden; please consult the sources for information about the methods which need to be provided in that case.

UserString objects

The class, UserString acts as a wrapper around string objects. The need for this class has been partially supplanted by the ability to subclass directly from str; however, this class can be easier to work with because the underlying string is accessible as an attribute.

class collections.UserString(seq)

Class that simulates a string object. The instance’s content is kept in a regular string object, which is accessible via the data attribute of UserString instances. The instance’s contents are initially set to a copy of seq. The seq argument can be any object which can be converted into a string using the built-in str() function.

In addition to supporting the methods and operations of strings, UserString instances provide the following attribute:

data

A real str object used to store the contents of the UserString class.

Alterado na versão 3.5: New methods __getnewargs__, __rmod__, casefold, format_map, isprintable, and maketrans.