資料結構

2. 9.資料結構 • 學習目標 – 認識 hashable、iterable、 orderable – 對物件進行排序 – 認識群集架構 – 運用 collections 模組 – 運用 collections.abc 模組

3. hashable 協定 • 試圖在 set 中置放這些型態的實例，就會引發 TypeError：

4. • 一個物件能被稱為 hashable，它必須有個 hash 值 • 這個值在整個執行時期都不會變化，而且必須可以進行相等比較 • 具體來說，一個物件能被稱為 hashable，必須實作 __hash__() 與 __eq__() 方法

5. • set 會對加入之物件，呼叫其 __hash__() 方法取得 hash 值 • 看它是否與目前 set 中既有物件的 hash 值都不相同 – 如果相同就會直接排除而不加入 – 若都不相同，則進一步使用 __eq__() 比較相等性，以確定是否要加入 set 之中

6. • 對於 Python 內建型態來說，只要是建立後 – 狀態就無法變動（Immutable）的型態，它的實例都是 hashable – 可變動（Muttable）的型態之實例，都是 unhashable

7. • 一個自定義的類別建立的實例，預設也是 hashable 的 – 其 __hash__() 實作，基本上是根據 id() 計算而來 – 而 __eq__() 實作，預設是使用 is 來比較 – 因此，兩個分別建立的實例，hash 值必然不相同，而且相等性比較一定不成立

8. • 什麼樣的狀態會被認定為重複，還是要自行定義 __hash__() 與 __eq__()：

10. • hashable 物件，建議狀態是不可變動 • 兩個物件若是相等性比較成立，那麼也必須有相同的 hash 值 • 然而 hash 值相同，兩個物件的相等性比較不一定是成立的

11. iterable 協定 • 具有 __iter__() 方法的物件，就是一個 iterable 物件 • 傳回的迭代器具有 __next__() 方法，可以逐一迭代出物件中，的資訊，若無法進一步迭代，會引發 StopIteration • 迭代器也會具有 __iter__() 方法，傳回迭代器自身，因此，每個迭代器本身也是個 iterable 物件

13. • 對於狀態比較複雜的物件來說，有時產生器不見得適合時，就會親自實作 __iter__()等方法來建立迭代器

15. • 同樣的需求，也可以使用產生器來實作

16. • 標準程式庫有許多情況下，都接受iterable 物件，在內部自動呼叫 __iter__() • 若 lt 是[1, 2, 3, 4, 5]： –set(lt) 會建立 {1, 2, 3} –tuple(lt) 會建立 (1, 2, 3, 4, 5)

17. • 標準程式庫中提供了 itertools 模組，當中許多函式，可協助建立迭代器或產生器

18. • accumulate() 可在迭代的過程中進行累加或指定的運算： • chain() 或 chain.from_iterable() 可將指定的序列攤平逐一迭代：

19. • dropwhile()、takewhile()、 filterfalse()

20. • 有時候會需要依某個鍵來進行分類

21. • 使用 itertools 的 groupby() 函式可以省事許多：

22. orderable 協定 • 如果打算對一個 list 進行排序，可以直接呼叫它的 sort() 方法，這會在既有的 list 上進行排序：

23. • 也可以使用 key 參數，指定要使用哪個值進行排序：

24. • list 才有 sort() 方法 • 對於其他 iterable 物件，若想進行排序的話，可以使用 sorted() 函式，可指定的參數同樣也有 reverse 與 key 參數 • 此函式不會變動原有的函式，排序的結果會以新的 list 傳回

25. • 如果是自訂的類別實例，它們怎麼會知道該怎麼排序呢？

26. • 如果希望自訂型態在 sorted() 或者是使用 list 的 sort() 時，可以有預設的排序定義，必須實作 __lt__() 方法：

28. • 可以指定 operator 模組的 itemgetter,、 attrgetter，前者可以針對具有索引的結構，後者可以針對物件的屬性：

30. 認識群集架構 • 群集分為三種類型： – 循序類型（Sequences type） – 集合類型（Set type） – 映射類型（Mapping type）

31. • 循序類型都是有序、具備索引的資料結構，循序類型都是 iterable 物件

32. • tuple、str 與 bytes 是不可變動的循序類型，具有預設的 hash()實作 • 可變動循序結構，還會有以下的操作行為：

33. • 集合類型是無序，而且元素必須都是 hashable 物件而且不會重複，它們是 iterable 物件 • 可以使用 x in set、x not in set、 len(set)，以及交集、聯集、差集與對稱差集等操作 • set 本身是可變動的，如果想要不可變動的集合類型，可以使用 frozenset() 來建立

34. • 映射類型可以將 hashable 物件映射至一個任意值 • Python 中的內建型態就是 dict

35. • 如果想實作先進後出的堆疊結構，可以使用 list，運用 append() 與 pop() 方法

36. • 對於佇列或雙向佇列來說，使用 list 的效率並不好 • 建議使用 collections 模組中提供的 deque 類別

37. • 有個 rotate()方法，可實作出環狀佇列

38. • 如果想要有個簡單類別，以便建立的實例能擁有欄位名稱，實際上不用自行定義，而可以使用 collections 模組的 namedtuple() 函式

40. • 如果來源是個 iterable 物件，除了 Point(*iterable) 的方式之外，還可以使用 Point._make(iterable) 建立 Point 實例

42. • 若想以一定的順序來走訪 dict 中鍵值

43. • 如果想要在建立 dict 時保有最初鍵值加入的順序，可以使用 collections 模組的 OrderedDict

44. • 依鍵排序或依值排序的常見需求：

46. • 用 collections 的 defaultdict 類別 • defaultdict 接受一個函式，它建立的實例在當指定的鍵不存在時，就會使用指定的函式來產生，並直接設定為鍵的對應值

47. • 使用 defaultdict 來設計一個計數器

48. • collections 模組中就個 Counter 類別

49. • 可以指定一個 dict 給 Counter，它會依 dict 中值的指定，建立對應數量的鍵

50. • 有多個 dict 物件，想要將它們合併在一起

51. • 可以使用 collections 的 ChainMap 來達到相同的目的

52. • 如果透過 ChainMap 指定更新某對鍵值，會在底層中第一個找到鍵的 dict 中更新對應的值 • 若底層全部的 dict 都找不到對應的鍵時，就會直接在第一個 dict 新增鍵值

53. • ChainMap 底層維護的 list，可以透過 maps 屬性來取得

54. • new_child() 方法可以指定dict，這會建立一個新的 ChainMap，當中來源 ChainMap 中的 dict 並包含指定的 dict • 如果想建立新 ChainMap，不包含來源 ChainMap 的第一個 dict，可以使用 parents 屬性

55. • 想要實現 [] 取值，可以實作 __getitem__() • 想要實現 [] 設值，可以實作 __setitem__() • 若想透過del 與 [] 來刪除，可以實作 __delitem__()

58. • collections.abc 模組中提供了許多實作群集時的基礎類別 • 開發者繼承這些類別，可以避免遺忘了必須實作的方法，也可以有一些基本的共用實作

59. • 方才自行實作的 ChainMap，可以改繼承 MutableMapping，以更符合 dict 的物件協定：

61. • Mapping 並不是 dict 的子類別，只是擁有 dict 的行為 • Sequence 也不是 list 的子類別，只是擁有 list 的行為 • Set 也不是 set 的子類別，只是擁有 set 的行為

62. • 只是想要基於 str、list、dict 等行為，增加一些自定義方法，可以使用 collections 的 UserString、UserList、UserDict

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