Wie kann ich verschachtelte Wörterbücher in Python effizient implementieren?

Implementieren verschachtelter Wörterbücher mithilfe einer Unterklasse mit __missing__

Das Implementieren einer Unterklasse von dict und das Überschreiben der __missing__-Methode ist ein kreativer Ansatz zum Erstellen verschachtelte Wörterbücher. Diese Methode bietet eine Möglichkeit, fehlende Schlüssel abzufangen und elegant zu verarbeiten. So funktioniert es:

1. Unterklasse dict: Definieren Sie eine neue Klasse, z. B. Vividict, die von dict erbt.
2. Override __missing__: Definieren Sie in Ihrer Unterklasse eine __missing__-Methode, die fehlende Schlüssel behandelt. Innerhalb dieser Methode können Sie eine neue Instanz der Unterklasse erstellen und diese als Wert für den fehlenden Schlüssel festlegen.

Hier ist eine Beispielimplementierung von Vividict:

class Vividict(dict):
    def __missing__(self, key):
        value = self[key] = type(self)()
        return value

Using Mit dieser Unterklasse können Sie verschachtelte Wörterbücher im Handumdrehen erstellen:

d = Vividict()
d['foo']['bar'] = 1
d['foo']['baz'] = 2
print(d)  # {'foo': {'bar': 1, 'baz': 2}}

Dieser Ansatz bietet eine saubere Syntax zum Auffüllen verschachtelter Wörterbücher und vereinfacht den Prozess der Erstellung komplexer hierarchischer Strukturen.

Andere Alternativen

Neben der Verwendung einer benutzerdefinierten Unterklasse mit __missing__ gibt es hier einige weitere Alternativen für verschachtelte Wörterbücher:

1. dict.setdefault:

Die Verwendung von dict.setdefault bietet eine prägnante Möglichkeit, verschachtelte Wörterbücher zu erstellen, aber die Syntax kann für komplexe Strukturen ausführlich sein.

d = {}
d.setdefault('foo', {}).setdefault('bar', []).append(1)
d.setdefault('foo', {}).setdefault('baz', []).append(2)
print(d)  # {'foo': {'bar': [1], 'baz': [2]}}

2. Auto-vivified defaultdict:

defaultdict aus dem Collections-Modul kann verwendet werden, um ein automatisch-vivified-Wörterbuch zu erstellen, das bei Bedarf automatisch verschachtelte Wörterbücher erstellt. Dieser Ansatz kann jedoch beim Debuggen oder Überprüfen von Daten zu einer unübersichtlichen Ausgabe führen.

from collections import defaultdict

def vivdict():
    return defaultdict(vivdict)

d = vivdict()
d['foo']['bar'] = 1
d['foo']['baz'] = 2
print(d)  # defaultdict(...defaultdict(...defaultdict(...))), etc.

3. Tupelschlüssel:

Anstatt verschachtelte Wörterbücher zu verwenden, sollten Sie die Verwendung von Tupeln als Schlüssel in Betracht ziehen. Dieser Ansatz vereinfacht Iterationen und Aggregationen, kann aber zu syntaktisch komplexerem Code für die Verwaltung von Teilmengen des Wörterbuchs führen.

d = {('foo', 'bar'): 1, ('foo', 'baz'): 2}

Überlegungen zur Leistung

Bezüglich der Leistung, dict .setdefault ist im Allgemeinen am effizientesten für Produktionscode. Für den interaktiven Einsatz, bei dem die Ausführungsgeschwindigkeit weniger wichtig ist, kann Vividict jedoch eine bequemere und lesbarere Lösung bieten.

Fazit

Implementierung verschachtelter Wörterbücher mit einer Unterklasse und __missing__ bietet einen leistungsstarken und flexiblen Ansatz, der auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnitten werden kann. Es kann zwar einige potenzielle Fallstricke mit sich bringen, bietet aber auch Vorteile im Hinblick auf die Lesbarkeit des Codes und die Datenmanipulation. Alternative Methoden wie dict.setdefault und auto-vivified defaultdict erfüllen ihre eigenen Zwecke mit unterschiedlicher Leistung und Lesbarkeit der Ausgabe.

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