流畅的 Python 读书笔记(二)

继续啃这本略微有些旧的书，《Fluent Python》第二版出版在即，预计今年四月份，它将会讲解到更新版本 Python 的特性，书中有提到 Python 3.10。第一版读下来也不会是浪费时间的。

还是数据结构，现在来到字典，dict 是 Python 语言的基石，在它内部也被广泛应用，比如 type(globals()) 是个  dict, globals() 的内容有我们能调用的全局函数。如果在编程中不想创建新对象的话，dict 几乎能表述需要的数据结构。

dict 就是一个 hash 表，它是 collections.abc 下 Mapping 和 MutableMapping 的子类。和其他语言中的字典一样，dict 的 key 必须实现了 __hash__() 和 __qe__() 方法，否则不能作为 key，比如 list 是不能作 key 的。两个key 的 hash() 相等的话，那么  key1 == key2, 反之不一定。所以当 __eq__ 依赖于可变状态就不要去实现 __hash__ 方法.

基本的字典，HashMap 之类的实现方式都是差不多(稀疏数组)，如下图(当然也可以完全用一维数组来实现)

横向靠 __hash__, hash 相同时靠 __eq__ 来进一步区分，所设计 Map 效率的高下在于散列值要更散(形散而神不散)，避免过多相同的 hash 值(散列冲突)，不可避免的不同 key 会有相同的 hash/index 值，那么挤在一块的对象如何提高命中效率又是个技巧，比如 Java 8 在超过 8 个同组的 hash 值时用红黑树。

Python 要求用不可变的对象(像 tuple, str, bytes, frozenset)作为 key, 如

Java 倒没这个要求，所以也就可能 key 的状态修改了，Map 中的值取不出来的现象，像下面的 Java 代码

Python 对不可变 Key 的要求可以避免这种现象的发生。

创建字典的方式

之前了解过创建各种类型集合的方式 创建 Python 的 list, set, tuple 和 dict，这里再次回顾一下

字典的推导，{} 大括号包围，参考列表的推导，一个例子

Python 除了基本的 dict, 还有  defaultdict 和 OraderedDict。这里有个新知识了，defaultdict, setdefault(), default_factory(), fromkeys(), __missing__() 方法。

update() 方法用来批量更新 dict, 相当于 Java map 的 pullAll() 方法。

setdefault(k, [default]) 方法

dict 在用 d[key] 取值时，key 不存在会报 KeyError, 但可换成用 d.get(key, [defaultvalue]) 的方式安全取值。但用 setdefault(key, defaultvalue) 可以为不存在的 key 用 d[key] 时也能返回默认值，它实质上是往 dict 中加了一个元素，同时返回新的默认值，如果 key 存在时什么也不做。所以 d.setdefault(key, defaultvalue) 相当于(假设 defaultvalue 是 10)

看下 setdefault() 方法的返回值及对字典的影响

这好像要为我们可能想到的每一个 key 设置一个默认值，不过看看下面的用途 - 对相同关键字的值分组

这就不需要我们先判断存不存在，不存在则添加一个空列表(或仅含当前元素的列表)

fromkeys(it, [initial])

它可以为我们预先准备好所有需要的 key

default_factory() 和  __missing__() 是 defaultdict 的方法

用 defaultdict 来实现上面的分组

defaultdict(list) 中的 list 就是 default_factory(), 这是一个 callable 对象，所以在 d[key] 发现 key 不存在时就用调用 list 往 d 中添加一个元素，相当于是

也可以声明 defaultdict 实例后给 default_factory 赋值

注意 default_factory 只对 d[key](即对 __getitem__) 方法起作用，对 d.get(key) 是无效的，d.get(key, [default]) 的总是 key 不存在时返回 None 或 default 值，不会对 dict 的状态产生改变。

defaultdict 的 default_factory 背后默默运作的就是 __missing__ 方法。当 __getitem__ 碰到 Key 不存在时，就询问 __missing__, __missing__ 看到有 default_factory 就给个默认值，并在字典中加上它，否则抛出  KeyError.

当我们要自定义 dict 时可以从 collections.UserDict 继承, UserDict 并不是 dict 的子类，它内部用 data 属性存数据，这能避免落入不必要有递归。除了保持 key 顺序的 OrderedDict 外，Python 还有 

ChainMap

给程序由里及外的作用域很有用

Counter

types.MappingProxyType({1:'A'}) 能得到一个只读的 map 视图

集合(set 和 frozenset)

集合中的元素必须是可 hash 的，因为它内部 dict 化便于快速查询

含元素的集合 {1}, 空集合用 set({}), 直接写成 {} 就是一个 dict

集合的操作，| 并集，& 交集，- 差集

fronzenset(range(10))

集合也不能少了推导 

{chr(i) for i in {97, 98, 99}}

和 dict 推导的区别就是没有冒号(:)

多个聚合类型的合集：a.union(b, c, d), a 必须是 set, b, c, d 可为任意可迭代类型

set 的两个移除方法

1. s.discard(e): 如果 s 里有 e 这个元素的话，把它移除
2. s.remove(e): 从 s 中移除  e, 若 e 不存在就抛出 KeyError 异常

dict  和  set 都使用稀疏数组来实现，内存上开销较大，键的次序取决于添加顺序，但碰到 dict 要扩容时或散列冲突，键的次序就会被打乱. set 的特性与 dict 是样的，基本上可以认为 set 是存储在  dict 中的 key 的集合，值被忽略。迭代时不能增减元素，因为增减元素时会造成集合的抖动，用索引定位元素将可能失败。