Python：collections 库高级用法举例和应用详解

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Python：collections库高级用法举例和应用详解

模块介绍

collections 模块是 Python 标准库的一部分，旨在对 Python 内置数据结构进行扩展。它包含了多种高级数据结构，如 deque（双端队列）、Counter（计数器）、OrderedDict（有序字典）、defaultdict（带默认值的字典）和 namedtuple（具名元组）。这些工具对于数据处理和算法设计非常有用。Python 3.0 及以上版本都自带该模块，无需额外安装。

应用场景

Collections 模块广泛应用于数据处理、算法设计和其他需要高效数据结构的领域。常见应用场景包括：

  • Counter：统计元素出现频率，适用于文本分析，频率统计等。
  • deque：实现高效插入和删除操作，适用于队列、栈等场景。
  • OrderedDict：维护关键字插入顺序，适用于需要记录元素插入顺序的数据处理。
  • defaultdict：简化字典操作，适用于需要默认值的字典操作场景。
  • namedtuple：定义具名元组类型，适用于增强代码可读性和数据结构化需求的场景。

安装说明

collections 模块是 Python 标准库的一部分，不需要额外安装。只需在代码中导入即可：

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import collections

用法举例

1. Counter 的使用

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# 示例1：使用Counter统计单词出现次数
from collections import Counter

# 场景：统计文章中的单词频率
text = "Python is great and Python is easy"
# 使用Counter统计单词频率
word_counts = Counter(text.split())
# 打印结果
print(word_counts)  # 输出：Counter({'Python': 2, 'is': 2, 'great': 1, 'and': 1, 'easy': 1})

2. deque 的使用

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# 示例2：使用deque实现队列操作
from collections import deque

# 场景：在任务调度中使用队列
task_queue = deque()

# 添加任务到队列末尾
task_queue.append('task1')
task_queue.append('task2')
# 从队列头部移除任务
current_task = task_queue.popleft()
print(current_task)  # 输出：task1

# 双端队列操作
# 添加任务到队列的头部
task_queue.appendleft('task3')
print(task_queue)  # 输出：deque(['task3', 'task2'])

3. namedtuple 的使用

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# 示例3：使用namedtuple创建具名元组
from collections import namedtuple

# 场景：定义二维点（Point）数据结构
Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])

# 创建Point实例
p = Point(10, 20)
# 访问x和y属性
print(p.x)  # 输出：10
print(p.y)  # 输出：20

# 示例：计算两个点的距离
import math

def distance(point1, point2):
    return math.sqrt((point1.x - point2.x) ** 2 + (point1.y - point2.y) ** 2)

p1 = Point(0, 0)
p2 = Point(3, 4)
print(distance(p1, p2))  # 输出：5.0

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