Jak i kiedy należy używać Defaultdict w Pythonie?

W tym samouczku dowiesz się, jak używać defaultdict z modułu kolekcji Pythona — aby lepiej radzić sobie z KeyErrors — podczas pracy ze słownikami Pythona.

W Pythonie słownik jest potężną wbudowaną strukturą danych, która przechowuje dane w parach klucz-wartość. Użyjesz klawiszy, aby wejść do słownika i uzyskać dostęp do wartości.

Jeśli jednak w skrypcie Pythona znajduje się wiele słowników, które są modyfikowane podczas wykonywania kodu, często natrafisz na KeyErrors. Istnieje kilka różnych sposobów, w jaki możesz sobie z nimi poradzić.

W tym samouczku dowiesz się:

• Czym są KeyErrors i dlaczego powstają
• Jak radzić sobie z KeyErrors?
• Jak używać defaultdict Pythona, podklasy, która dziedziczy z wbudowanej klasy dict, aby lepiej obsługiwać brakujące klucze

Zaczynajmy!

Czym są KeyErrors w Pythonie?

Podczas definiowania słownika Pythona należy zadbać o to, aby:

• Klucze powinny być niepowtarzalne – bez żadnych powtórzeń.
• Używając istniejącego elementu iteracyjnego jako kluczy słownika, powinieneś preferować użycie niezmiennej kolekcji, takiej jak krotka.

Tak więc klucz jest ważny tylko wtedy, gdy jest obecny w słowniku; w przeciwnym razie prowadzi do KeyErrors.

Rozważmy następujący słownik books_authors , w którym klucze są nazwami książek, a wartościami są nazwiska autorów.

Możesz kodować wraz z tym samouczkiem w Pythonie REPL.

 books_authors = { 'Deep Work':'Cal Newport', 'Hyperfocus':'Chris Bailey', 'Pivot':'Jenny Blake', 'The Happiness Equation':'Neil Pasricha' }

Możesz użyć klucza (nazwy książki), aby uzyskać dostęp do nazwiska autora.

 books_authors['Hyperfocus'] 'Chris Bailey'

Aby uzyskać dostęp do wszystkich par klucz-wartość w słowniku, możesz wywołać metodę items() obiektu słownika, jak pokazano poniżej:

 for book,author in books_authors.items(): print(f"'{book}' by {author}")

 'Deep Work' by Cal Newport 'Hyperfocus' by Chris Bailey 'Pivot' by Jenny Blake 'The Happiness Equation' by Neil Pasricha

Jeśli spróbujesz uzyskać dostęp do wartości klucza, którego nie ma w słowniku, interpreter Pythona zgłosi KeyError. Natrafiamy na KeyError, gdy próbujemy uzyskać dostęp do wartości kluczy, które nie istnieją, a mianowicie „Grit” i „nieistniejący klucz”.

 books_authors['Grit']

 --------------------------------------------------------------------------- KeyError Traceback (most recent call last) <ipython-input-6-e1a4486f5ced> in <module> ----> 1 books_authors['Grit'] KeyError: 'Grit'

 books_authors['non-existent-key']

 --------------------------------------------------------------------------- KeyError Traceback (most recent call last) <ipython-input-7-a3efd56f69e5> in <module> ----> 1 books_authors['non-existent-key'] KeyError: 'non-existent-key'

Jak więc radzisz sobie z KeyErrors w Pythonie?

Jest na to kilka sposobów, których nauczymy się w następnej sekcji.

Jak radzić sobie z keyErrors w Pythonie?

Nauczmy się, jak radzić sobie z KeyErrors za pomocą:

• Instrukcje warunkowe if-else
• Wypróbuj z wyjątkiem bloków
• Metoda słownikowa .get()

#1. Korzystanie z instrukcji warunkowych if-else

Jednym z najprostszych sposobów obsługi błędów KeyErrors w Pythonie jest użycie instrukcji warunkowych if-else.

W Pythonie instrukcje if-else mają następującą ogólną składnię:

 if condition: # do this else: # do something else

• Jeśli warunek jest True , instrukcje w treści if są wykonywane, a
• Jeśli warunek jest False , wykonywane są instrukcje w treści else .

W tym przykładzie warunkiem jest sprawdzenie, czy klucz jest obecny w słowniku.

Jeśli klucz jest obecny w słowniku, operator in zwróci True , a jeśli body zostanie wykonane, wypisze odpowiednią wartość.

 key = 'The Happiness Equation' if key in books_authors: print(books_authors[key]) else: print('Sorry, this key does not exist!') # Output # Neil Pasricha

Jeśli klucz nie występuje w słowniku, operator in zwraca False i wykonywane jest ciało else . Wyświetla komunikat, że nie ma klucza.

 key = 'non-existent-key' if key in books_authors: print(books_authors[key]) else: print('Sorry, this key does not exist!') # Output # Sorry, this key does not exist!

#2. Korzystanie z instrukcji Try-Except

Inną powszechną metodą obsługi KeyError jest użycie instrukcji try-except w Pythonie.

Przeczytaj następujący blok kodu:

 key = 'non-existent-key' try: print(books_authors[key]) except KeyError: print('Sorry, this key does not exist!')

• Blok try próbuje pobrać wartość odpowiadającą podanemu kluczowi.
• Jeśli klucz nie jest obecny, interpreter zgłasza KeyError, który jest obsługiwany jako wyjątek w bloku z wyjątkiem .

#3. Korzystanie z metody .get()

W Pythonie możesz użyć wbudowanej metody słownikowej .get() do obsługi brakujących kluczy.

Ogólna składnia metody get() to dict.get(key,default_value) gdzie dict jest poprawnym obiektem słownika w Pythonie.

– Jeśli klucz jest obecny w słowniku, metoda get() zwraca wartość.
– W przeciwnym razie zwraca wartość domyślną.

W tym przykładzie keys to lista kluczy, do których wartości chcielibyśmy uzyskać dostęp. Przechodzimy przez listę kluczy, aby pobrać odpowiednie wartości ze słownika books_authors .

Tutaj użyliśmy metody .get() z wartością domyślną „Nie istnieje”.

 keys = ['Grit','Hyperfocus','Make Time','Deep Work'] for key in keys: print(books_authors.get(key,'Does not exist'))

W powyższym kodzie:

• W przypadku kluczy znajdujących się w słowniku books_authors .get() zwraca odpowiednie wartości.
• Gdy klucze nie istnieją, w tym przypadku „Grit” i „Make Time”, metoda .get() zwraca domyślną wartość „Nie istnieje”.

 # Output Does not exist Chris Bailey Does not exist Cal Newport

Wszystkie powyższe metody pomagają nam w obsłudze kluczowych błędów. Są one jednak gadatliwe i wymagają od nas wyraźnego obsłużenia brakujących kluczy. Możesz uprościć ten proces, używając domyślnego słownika zamiast zwykłego słownika.

Defaultdict w Pythonie

Defaultdict jest podklasą klasy Dictionary ( dict ). Dziedziczy więc zachowanie słownika Pythona. Ponadto natywnie obsługuje również brakujące klucze.

Defaultdict to typ danych kontenera wbudowany w standardową bibliotekę Pythona — wewnątrz modułu collections .

Musisz więc zaimportować go do swojego środowiska pracy:

 from collections import defaultdict

Oto ogólna składnia użycia defaultdict :

 defaultdict(default_factory)

Możesz określić wywoływalne, takie jak int, float lub list jako atrybut default_factory . Jeśli nie podasz wartości dla default_factory , wartość domyślna to None .

Gdy klucz, którego szukasz, nie jest obecny, wywoływana jest metoda __missing__() i wyprowadza wartość domyślną z default_factory . Następnie zwraca tę wartość domyślną.

W podsumowaniu:

• W Pythonie defaultdict zwraca wartość domyślną, gdy klucz nie jest obecny.
• Dodaje również tę parę klucz-wartość domyślna do słownika, który można następnie modyfikować.

Przykłady defaultdict w Pythonie

Następnie napiszemy kilka przykładów, aby zrozumieć, jak działa defaultdict Pythona.

Defaultdict w Pythonie z domyślną wartością całkowitą

Najpierw zaimportuj defaultdict z modułu collections .

 from collections import defaultdict import random

Stwórzmy domyślne prices .

 prices = defaultdict(int)

Teraz wypełniamy słownik prices , używając jako kluczy pozycji z listy fruits . I losowo próbkujemy wartości z price_list , aby uzyskać wartości.

 price_list = [10,23,12,19,5] fruits = ['apple','strawberry','pomegranate','blueberry'] for fruit in fruits: prices[fruit] = random.choice(price_list)

Przyjrzyjmy się parom klucz-wartość we wskazaniu domyślnych prices .

 print(prices.items())

 dict_items([('apple', 12), ('blueberry', 19), ('pomegranate', 5), ('strawberry', 10)])

Podobnie jak w zwykłym słowniku Pythona, możesz uzyskać dostęp do wartości defaultdict prices za pomocą klawiszy:

 prices['apple'] # 23

Spróbujmy teraz sprawdzić cenę owocu, którego nie ma, powiedzmy „pomarańczowego”. Widzimy, że zwraca domyślną wartość zero.

 prices['orange'] # 0

Jeśli wydrukujemy słownik, zobaczymy, że został dodany nowy klucz „pomarańczowy” z domyślną liczbą całkowitą równą zero.

 print(prices.items())

 dict_items([('apple', 12), ('blueberry', 19), ('pomegranate', 5), ('strawberry', 10), ('orange', 0)])

Defaultdict w Pythonie z listą jako wartością domyślną

Zdefiniujmy students_majors jako defaultdict list. Kluczem są nazwiska głównych kierunków. A wartości to listy studentów studiujących każdy z kierunków, takich jak matematyka, ekonomia, informatyka i inne.

 from collections import defaultdict students_majors = defaultdict(list)

Jeśli spróbujemy uzyskać dostęp do listy studentów odpowiadającej „Ekonomii”, defaultdict zwraca pustą listę; brak kluczowych błędów!

 students_majors['Economics'] # []

Mamy teraz pustą listę przyporządkowaną do kierunku „Ekonomia”. Możemy więc teraz dodawać elementy do tej listy za pomocą metody listy .append() .

 students_majors['Economics'].append('Alex')

Utworzono wpis dla „Ekonomii” w domyślnym słowniku students_majors .

 print(students_majors)

 defaultdict(<class 'list'>, {'Economics': ['Alex']})

Możesz dodać więcej studentów do listy, mapując do kierunku Ekonomia, dodać nowy kierunek i wiele więcej!

 students_majors['Economics'].append('Bob') students_majors['Math'].append('Laura') print(students_majors)

 defaultdict(<class 'list'>, {'Economics': ['Alex', 'Bob'], 'Math': ['Laura']})

Wniosek

Mam nadzieję, że ten samouczek pomógł ci zrozumieć, jak i kiedy powinieneś używać defaultdict w Pythonie. Po uruchomieniu przykładów kodu w tym samouczku możesz w razie potrzeby spróbować użyć defaultdict jako preferowanej struktury danych w projektach.

Oto podsumowanie tego, czego nauczyłeś się w tym samouczku.

• Podczas pracy ze słownikiem Pythona często natrafisz na KeyErrors.
• Aby obsłużyć takie KeyErrors, możesz użyć kilku szczegółowych metod. Możesz użyć instrukcji warunkowych, bloków try-except lub metody .get(). Jednak typ danych defaultdict w module Collections może uprościć obsługę tego błędu klucza.
• Możesz użyć defaultdict(default_factory) , gdzie default_factory jest poprawną opcją wywołania.
• Gdy klucz nie jest obecny w defaultdict, wartość domyślna (wywnioskowana z default_factory ) i klucz są dodawane do defaultdict.

Następnie zapoznaj się z samouczkiem dotyczącym funkcji mapowania w Pythonie.