Python中defaultdict方法常见的使用方法及问题解答

前言

在 Python 中， defaultdict 是 collections 模块提供的一个非常有用的类，它是内置字典类型 dict 的子类。 defaultdict 的主要特点是 自动处理字典中不存在的键，避免在使用普通字典时因访问不存在的键而抛出 KeyError 异常。

核心特点

• 自动初始化默认值：当访问一个不存在的键时，defaultdict 会调用指定的默认工厂函数（default_factory）生成一个初始值，确定了字典中值的类型。
• 简化代码：无需手动检查键是否存在，适合需要分组、统计或聚合数据的场景。

基本语法

from collections import defaultdict

d = defaultdict(default_factory)

• default_factory：一个可调用对象（如 list, int, set, str 或自定义函数），用于生成默认值。

常见使用场景

1. 分组数据（默认值为列表）

将数据按键分组，类似 SQL 的 GROUP BY：

from collections import defaultdict

data = [("apple", "fruit"), ("carrot", "vegetable"), ("apple", "fruit")]
grouped = defaultdict(list)

for name, category in data:
    grouped[category].append(name)

print(grouped)
# 输出：defaultdict(<class 'list'>, {'fruit': ['apple', 'apple'], 'vegetable': ['carrot']})

2. 计数（默认值为整数）

统计元素出现次数：

from collections import defaultdict

text = "apple banana apple orange banana"
words = text.split()
count = defaultdict(int)

for word in words:
    count[word] += 1

print(count)
# 输出：defaultdict(<class 'int'>, {'apple': 2, 'banana': 2, 'orange': 1})

3. 集合操作（默认值为集合）

避免重复值：

from collections import defaultdict

pairs = [("a", 1), ("b", 2), ("a", 3)]
unique = defaultdict(set)

for key, value in pairs:
    unique[key].add(value)

print(unique)
# 输出：defaultdict(<class 'set'>, {'a': {1, 3}, 'b': {2}})

4. 嵌套字典

构建多层嵌套结构：

from collections import defaultdict

nested = defaultdict(lambda: defaultdict(int))
nested["fruit"]["apple"] += 1
nested["vegetable"]["carrot"] += 2

print(nested["fruit"])        # 输出：defaultdict(<class 'int'>, {'apple': 1})
print(nested["unknown_key"])  # 输出：defaultdict(<class 'int'>, {})

注意事项

• default_factory 必须可调用：例如 list、int 是类（构造函数），而 list() 或 int() 的返回值不可作为工厂。
• 仅对 d[key] 有效：使用 d.get(key) 或 key in d 不会触发默认值生成。
• 性能：与普通字典性能接近，适合高频插入操作。

与普通字典对比

# 普通字典需要手动处理缺失键
d = {}
key = "unknown"
if key not in d:
    d[key] = []
d[key].append(1)

# defaultdict 自动处理
d = defaultdict(list)
d["unknown"].append(1)

总结

defaultdict 简化了需要初始化默认值的字典操作，特别适合数据聚合、分组和统计场景。通过合理选择 default_factory（如 list、int、set 或自定义函数），可以大幅提升代码简洁性和可读性。

在 Python 中，defaultdict 继承自 dict，因此它的 键（Key）和值（Value）的类型规则与普通字典一致，但也有一些细节需要注意。以下是详细说明：

1. 键（Key）的类型

• 规则：键必须是 不可变类型（Immutable） 且 可哈希（Hashable）。

• 允许的类型：

  • 基本类型：int, float, str, bool, None
  • 不可变容器：tuple（但元组内的元素也必须不可变）
  • frozenset（不可变集合）
  • 用户自定义的不可变对象（需正确实现 __hash__ 和 __eq__ 方法）。

• 禁止的类型：

  • 可变类型：list, dict, set
  • 包含可变元素的 tuple（例如 (1, [2, 3])）。

• 示例：

  from collections import defaultdict
  
  # 合法键
  d = defaultdict(int)
  d["apple"] = 10       # 字符串作为键 ✅
  d[123] = 20          # 整数作为键 ✅
  d[(1, 2)] = 30       # 不可变元组作为键 ✅
  
  # 非法键（会抛出 TypeError）
  d[[1, 2]] = 40       # 列表不可哈希 ❌
  d[{"a": 1}] = 50     # 字典不可哈希 ❌
  

2. 值（Value）的类型

• 规则：值可以是 任意类型，包括可变对象。

• 允许的类型：

  • 基本类型（int, float, str 等）
  • 可变容器（list, dict, set）
  • 自定义对象、函数、类实例等。

• 示例：

  from collections import defaultdict
  
  # 值可以是列表（可变）
  d_list = defaultdict(list)
  d_list["fruits"].append("apple")
  
  # 值可以是字典（可变）
  d_dict = defaultdict(dict)
  d_dict["data"]["count"] = 10
  
  # 值可以是自定义对象
  class MyClass:
      pass
  
  d_obj = defaultdict(MyClass)
  obj = d_obj["instance"]  # 自动生成一个 MyClass 实例
  

3. default_factory 的返回值

default_factory 是一个可调用对象（如 list, int 或自定义函数），它决定了 当键不存在时，默认值的类型。例如：

• defaultdict(list)：默认值是一个空列表（[]）。
• defaultdict(int)：默认值是 0。
• defaultdict(lambda: "unknown")：默认值是字符串 "unknown"。

值的类型完全由 default_factory 决定，与键的类型无关。

4. 嵌套 defaultdict 的键值

可以创建多层嵌套的 defaultdict，键的规则依然适用：

from collections import defaultdict

# 嵌套 defaultdict（值类型是另一个 defaultdict）
nested = defaultdict(lambda: defaultdict(int))

# 合法操作
nested["fruit"]["apple"] += 1      # 键为 "fruit"（字符串）和 "apple"（字符串）
nested[123][(4, 5)] = 2           # 键为 123（整数）和 (4, 5)（不可变元组）

# 非法操作（内层键非法）
nested["data"][[1, 2]] = 3        # 内层键为列表，不可哈希 ❌

5. 键和值的可变性总结

常见问题解答

Q1：可以用 list 作为键吗？

• 否。列表是可变类型，不可哈希。若需用类似列表的结构作为键，可以转换为不可变的 tuple。

Q2：可以用 defaultdict 作为键吗？

• 否。defaultdict 是可变对象，不可哈希。只有不可变类型（如 frozenset）可以作为键。

Q3：值可以是函数或类吗？

• 是。例如：

  d = defaultdict(type)  # 默认值是类对象
  d["my_class"] = MyClass
  

总结

• 键：必须为不可变且可哈希的类型（如 str, int, tuple）。
• 值：可以是任意类型（包括可变对象），具体由 default_factory 决定。
• 嵌套结构：可以自由嵌套 defaultdict，但需确保每一层的键合法。

到此这篇关于Python中defaultdict方法常见的使用方法及问题解答的文章就介绍到这了,更多相关Python defaultdict方法使用内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！