在Python中实现嵌套字典的最佳方法是什么?
这是个坏主意,请不要这样做。相反,请使用常规字典并dict.setdefault
在适当位置使用apropos,因此,在正常使用情况下缺少键时,您将获得期望的KeyError
。如果您坚持要采取这种行为,请按以下步骤射击自己:
__missing__
在dict
子类上实现以设置并返回新实例。
从Python 2.5开始,这种方法就已经可用(并记录在案),并且(对我来说特别有价值)它的打印效果与普通dict一样,而不是自动生成的defaultdict的丑陋打印:
class Vividict(dict):
def __missing__(self, key):
value = self[key] = type(self)() # retain local pointer to value
return value # faster to return than dict lookup
(注意self[key]
在作业的左侧,因此此处没有递归。)
并说您有一些数据:
data = {('new jersey', 'mercer county', 'plumbers'): 3,
('new jersey', 'mercer county', 'programmers'): 81,
('new jersey', 'middlesex county', 'programmers'): 81,
('new jersey', 'middlesex county', 'salesmen'): 62,
('new york', 'queens county', 'plumbers'): 9,
('new york', 'queens county', 'salesmen'): 36}
这是我们的用法代码:
vividict = Vividict()
for (state, county, occupation), number in data.items():
vividict[state][county][occupation] = number
现在:
>>> import pprint
>>> pprint.pprint(vividict, width=40)
{'new jersey': {'mercer county': {'plumbers': 3,
'programmers': 81},
'middlesex county': {'programmers': 81,
'salesmen': 62}},
'new york': {'queens county': {'plumbers': 9,
'salesmen': 36}}}
批评
对这种类型的容器的批评是,如果用户拼错了密钥,我们的代码可能会无声地失败:
>>> vividict['new york']['queens counyt']
{}
另外,现在我们的数据中会有一个拼写错误的县:
>>> pprint.pprint(vividict, width=40)
{'new jersey': {'mercer county': {'plumbers': 3,
'programmers': 81},
'middlesex county': {'programmers': 81,
'salesmen': 62}},
'new york': {'queens county': {'plumbers': 9,
'salesmen': 36},
'queens counyt': {}}}
说明:
我们只是提供了该类的另一个嵌套实例 Vividict
每当访问键但丢失键时。(返回值分配很有用,因为它避免了我们额外地在dict上调用getter,不幸的是,我们无法在设置它时返回它。)
请注意,这些与最受支持的答案具有相同的语义,但代码行的一半-nosklo的实现:
class AutoVivification(dict):
"""Implementation of perl's autovivification feature."""
def __getitem__(self, item):
try:
return dict.__getitem__(self, item)
except KeyError:
value = self[item] = type(self)()
return value
用法示范
下面只是一个示例,说明如何轻松地使用此dict即时创建嵌套的dict结构。这样可以快速创建层次结构树结构,如您所愿。
import pprint
class Vividict(dict):
def __missing__(self, key):
value = self[key] = type(self)()
return value
d = Vividict()
d['foo']['bar']
d['foo']['baz']
d['fizz']['buzz']
d['primary']['secondary']['tertiary']['quaternary']
pprint.pprint(d)
哪个输出:
{'fizz': {'buzz': {}},
'foo': {'bar': {}, 'baz': {}},
'primary': {'secondary': {'tertiary': {'quaternary': {}}}}}
正如最后一行所示,它打印精美,便于人工检查。但是,如果要直观地检查数据,则可以实施__missing__
将其类的新实例设置为键并将其返回的方法,这是更好的解决方案。
对比其他替代方法:
dict.setdefault
尽管询问者认为这不干净,但我发现它比Vividict
我自己更喜欢。
d = {} # or dict()
for (state, county, occupation), number in data.items():
d.setdefault(state, {}).setdefault(county, {})[occupation] = number
现在:
>>> pprint.pprint(d, width=40)
{'new jersey': {'mercer county': {'plumbers': 3,
'programmers': 81},
'middlesex county': {'programmers': 81,
'salesmen': 62}},
'new york': {'queens county': {'plumbers': 9,
'salesmen': 36}}}
拼写错误将严重失败,并且不会因错误信息而使我们的数据混乱:
>>> d['new york']['queens counyt']
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'queens counyt'
另外,我认为setdefault在循环中使用时效果很好,并且您不知道密钥要获得什么,但是重复使用变得很繁重,而且我认为没有人愿意遵守以下规定:
d = dict()
d.setdefault('foo', {}).setdefault('bar', {})
d.setdefault('foo', {}).setdefault('baz', {})
d.setdefault('fizz', {}).setdefault('buzz', {})
d.setdefault('primary', {}).setdefault('secondary', {}).setdefault('tertiary', {}).setdefault('quaternary', {})
另一个批评是,无论是否使用setdefault,setdefault都需要一个新实例。但是,Python(或至少CPython)在处理未使用和未引用的新实例方面相当聪明,例如,它重用了内存中的位置:
>>> id({}), id({}), id({})
(523575344, 523575344, 523575344)
自动更新的defaultdict
这是一个简洁的实现,不检查数据的脚本中的用法与实现一样有用__missing__
:
from collections import defaultdict
def vivdict():
return defaultdict(vivdict)
但是,如果您需要检查数据,则以相同方式填充数据的自动复现defaultdict的结果如下所示:
>>> d = vivdict(); d['foo']['bar']; d['foo']['baz']; d['fizz']['buzz']; d['primary']['secondary']['tertiary']['quaternary']; import pprint;
>>> pprint.pprint(d)
defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>, {'foo': defaultdict(<function vivdict
at 0x17B01870>, {'baz': defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>, {}), 'bar':
defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>, {})}), 'primary': defaultdict(<function
vivdict at 0x17B01870>, {'secondary': defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>,
{'tertiary': defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>, {'quaternary': defaultdict(
<function vivdict at 0x17B01870>, {})})})}), 'fizz': defaultdict(<function vivdict at
0x17B01870>, {'buzz': defaultdict(<function vivdict at 0x17B01870>, {})})})
此输出非常微不足道,并且结果非常不可读。通常给出的解决方案是将其递归转换回dict以进行手动检查。这个非平凡的解决方案留给读者练习。
性能
最后,让我们看一下性能。我要减去实例化的成本。
>>> import timeit
>>> min(timeit.repeat(lambda: {}.setdefault('foo', {}))) - min(timeit.repeat(lambda: {}))
0.13612580299377441
>>> min(timeit.repeat(lambda: vivdict()['foo'])) - min(timeit.repeat(lambda: vivdict()))
0.2936999797821045
>>> min(timeit.repeat(lambda: Vividict()['foo'])) - min(timeit.repeat(lambda: Vividict()))
0.5354437828063965
>>> min(timeit.repeat(lambda: AutoVivification()['foo'])) - min(timeit.repeat(lambda: AutoVivification()))
2.138362169265747
基于性能,dict.setdefault
效果最佳。如果您关心执行速度,我强烈建议将其用于生产代码。
如果您需要将它用于交互式使用(也许是在IPython笔记本中),那么性能并不重要-在这种情况下,我会选择Vividict来确保输出的可读性。与AutoVivification对象(为此目的而使用__getitem__
代替__missing__
)相比,它要优越得多。
结论
__missing__
在子类dict
上实现以设置和返回新实例要比替代方法难一些,但具有以下优点:
并且因为它比修改不那么复杂且性能更高__getitem__
,所以应该优先于该方法。
但是,它有缺点:
- 错误的查询将自动失败。
- 错误的查询将保留在词典中。
因此,我个人更喜欢setdefault
其他解决方案,并且在每种情况下都需要这种行为。
Vividict
吗?例如3
,如果list
要使用列表中的命令,则可以使用来填充d['primary']['secondary']['tertiary'].append(element)
。我可以为每个深度定义3个不同的类,但是我很想找到一个更清洁的解决方案。