Python: namedtuple(可用屬性名或index拜訪元素)與tuple(只能用index拜訪元素)有何差異?namedtuple vs dict

by 儲蓄保險王 · 2024-12-08

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Created on Sun Dec  8 12:02:25 2024

@author: SavingKing
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from collections import namedtuple

# 定義一個 namedtuple 類型，名為 "Person"，並指定字段名
Person = namedtuple('Person', ['name', 'age'])

# 創建三個 Person 實例
alice = Person(name="Alice", age=30)
bob = Person(name="Bob", age=25)
carol = Person(name="Carol", age=27)

# 將這些實例存儲在字典中
people = {
    '001': alice,
    '002': bob,
    '003': carol
}

# 訪問 Bob 的年齡
print(people['002'].age)  # 輸出：25 #使用屬性名拜訪元素
print(people['002'][1])   # 輸出：25 #使用index拜訪元素

# 打印所有人的姓名和年齡
for person_id, person in people.items():
    print(f"ID: {person_id}, Name: {person.name}, Age: {person.age}")

輸出結果

Python: namedtuple(可用屬性名或index拜訪元素)與tuple(只能用index拜訪元素)有何差異?namedtuple vs dict - 儲蓄保險王

在 Python 編程中，數據組織和結構化是非常重要的概念，特別是當處理覆雜的數據集時。namedtuple，作為標準庫 collections 模塊中的一個功能強大的工具，提供了一種方式來創建類似於元組的對象，但與普通元組相比，它們是可命名的、不可變的，並且可以通過字段名而非索引來訪問，這使得代碼更加直觀和可維護。本教程將向您展示如何在 Dict[str, tuple] 類型的數據結構中利用 namedtuple 來提升數據處理的效率和清晰度。

理解 namedtuple
namedtuple 是 Python 中的一個工廠函數，它允許你創建自定義的元組類型，並可以通過屬性而不是索引來訪問元組的元素。這使得代碼不僅更易讀，而且更不容易出錯。

from collections import namedtuple

# 定義一個 namedtuple 類型，名為 "Person"，並指定字段(屬性)名
Person = namedtuple('Person', ['name', 'age'])
"""
type(Person)
Out[61]: type
"""

在這個例子中，Person 是一個 namedtuple，具有 name 和 age 兩個字段(屬性)。

在字典中使用 namedtuple
在很多應用場景中，使用字典來存儲數據是非常常見的。字典提供了一種快速訪問數據的方式，但當字典值為元組時，使用索引訪問數據可能會導致代碼難以理解。使用 namedtuple 可以有效解決這一問題。

示例：創建一個存儲多個人信息的字典

# 創建三個 Person 實例
alice = Person(name="Alice", age=30)
bob = Person(name="Bob", age=25)
carol = Person(name="Carol", age=27)

# 將這些實例存儲在字典中
people = {
    '001': alice,
    '002': bob,
    '003': carol
}

訪問字典中的 namedtuple 數據

# 訪問 Bob 的年齡
print(people['002'].age)  # 輸出：25 #使用屬性名拜訪元素
print(people['002'][1])   # 輸出：25 #使用index拜訪元素

# 打印所有人的姓名和年齡
for person_id, person in people.items():
    print(f"ID: {person_id}, Name: {person.name}, Age: {person.age}")

namedtuple 的優勢
可讀性和可維護性：通過字段(屬性)名訪問數據比通過索引訪問更直觀，更容易維護。

不可變性：namedtuple 是不可變的，這有助於保持數據的一致性和防止被意外修改。

效率：namedtuple 訪問屬性的速度幾乎與常規元組相同，因此它在提供額外功能的同時保持高效。

結論
通過在 Dict[str, tuple] 數據結構中使用 namedtuple，您可以顯著提升代碼的整潔度與效率。這不僅使得數據操作更加安全和直觀，還可以幫助其他開發者更快地理解您的代碼，從而降低錯誤的幾率並提升整體的開發效率。是否應用 namedtuple，取決於您對數據訪問的具體需求和場景，但在多數情況下，它都是增強數據結構表達力的優秀選擇。

在 Python 中使用 namedtuple 時，第一個參數通常是這個 namedtuple 類型的名稱。這個名稱是用來定義這個 namedtuple 生成的新類的類型名稱。這個名稱會反映在該 namedtuple 對象的 repr 方法中，使得打印出的對象信息更加清晰易懂。

Person = namedtuple('Person', ['name', 'age'])

這里的第一個參數 ‘Person’ 是指定 namedtuple 類型的名稱，而 Person = 的部分是將這個新創建的 namedtuple 類型賦值給名為 Person 的變量。這兩個 “Person” 用法相關但有不同的含義：

‘Person’（單引號內的字符串）是 namedtuple 類型的名稱，它定義了這個 namedtuple 生成的類的名稱。在 Python 的內部表示中，這個名稱用於識別對象的類型。
Person = 的 Person 是 Python 中的變量名，用於引用你剛剛創建的 namedtuple 類型。
這兩者通常是相同的名稱，這樣做是為了代碼的一致性和可讀性。使得當你查看或打印該對象的類型時，輸出的信息與你賦值的變量名相匹配，從而增加代碼的直觀性和易於理解。但技術上來說，這兩個名稱可以不一樣，例如：

Human = namedtuple('Person', ['name', 'age'])

在這種情況下，namedtuple 創建的類型名稱是 ‘Person’，但是我們用 Human 這個變量來引用它。這是合法的，但可能會導致代碼閱讀上的混淆，因此一般推薦保持這兩個名稱一致。

第一個參數單引號中的Person是類別名稱，
不賦值給任何變數可以嗎？

在 Python 中使用 namedtuple 時，如果您只是調用 namedtuple 函數而不將結果賦值給任何變量，那麽您創建的 namedtuple 類型將無法被引用或使用，因此這樣做通常沒有意義。

例如，如果您執行：

namedtuple('Person', ['name', 'age'])

而沒有將其賦值給變量，那麽雖然一個 namedtuple 類型被創建了，但您沒有任何方式去引用它來創建實例或者進一步使用它。這相當於臨時創建了一個對象但立即讓它無法訪問，因此這個對象會在沒有被任何變量引用的情況下被垃圾回收。

為了能夠使用您創建的 namedtuple 類型，您應該將它賦值給一個變量：

Person = namedtuple('Person', ['name', 'age'])

這樣，您就可以通過 Person 變量來創建 Person 類型的實例，或者進行其他操作，例如：

alice = Person(name="Alice", age=30)
print(alice.name)  # 輸出 Alice
print(alice.age)   # 輸出 30

賦值給變量使得您可以在程序的其他部分引用並使用這個 namedtuple 類型，從而實現數據的組織和操作。所以，雖然技術上可以不賦值給任何變量，但這麽做會使 namedtuple 無法被有效使用。

當您在 namedtuple 中使用的第一個參數（即類名）與賦值給變量的名稱不同時，如下所示：

# 使用 namedtuple 創建一個新類型
Human = namedtuple('Person', ['name', 'age'])

在這里，’Person’ 是 namedtuple 創建的新類型的內部名稱，而 Human 是指向這個 namedtuple 類型的變量名。這意味著在 Python 內部，創建的類型被認為是 Person 類型，但我們通過 Human 這個變量來引用和操作這個類型。

創建實例
使用 Human 變量來創建 Person 類型的實例：

可以看到，盡管變量名是 Human，輸出的實例和類型名稱卻是 Person。這顯示出 namedtuple 函數的第一個參數定義了類型的內部名稱，而不是如何引用它。

為什麽保持名稱一致
保持 namedtuple 類型的名稱和賦值給的變量名稱一致，是為了避免混淆和增強代碼的可讀性。例如：

Person = namedtuple('Person', ['name', 'age'])
bob = Person(name="Bob", age=25)

這樣的代碼更直觀，當其他開發者（或未來的您）閱讀代碼時，可以立即理解 Person 不僅是類型的內部名稱，也是引用該類型的變量名。這種一致性有助於維護代碼的清晰性和邏輯一致性。

總的來說，盡管技術上可以使用不同的名稱，但最佳實踐是使用相同的名稱來避免不必要的混淆。這樣做確保了代碼的清晰度和一致性，使得維護和理解代碼更為容易。

namedtuple?

namedtuple 是 Python 的 collections 模塊中一個非常有用的工具，允許您快速地創建一個具有命名字段的元組子類。這種數據結構對於那些希望元組的元素可以通過名字訪問，從而提高代碼可讀性的場景非常有用。下面是關於 namedtuple 的各個參數和方法的中文說明：

`namedtuple` 的參數：

typename：新子類的名稱，應為字符串形式，代表類名。
field_names：字段名，可以是由空格或逗號分隔的單一字符串，或是一個字段名的可迭代對象。這些名稱將用於訪問元組的值。
rename（可選）：如果設為 True，則會自動替換不符合字段名規則的名稱（如以數字開頭或包含特殊字符的名稱），用位置名（如 _0、_1 等）代替。這在字段名來自外部數據時特別有用。
defaults（可選）：為從最右側開始的字段指定默認值。這可以是默認值的元組或列表。
module（可選）：指定類的 __module__ 屬性的值。這對於進行序列化或檢查類被定義在哪個模塊中很有用。