V tomto návodu se dozvíte, jak efektivně využít `defaultdict` z knihovny `collections` v Pythonu, abyste lépe zvládali chyby `KeyError` při práci se slovníky.
Slovník v Pythonu je klíčová datová struktura pro ukládání dat ve formě párů klíč-hodnota. Klíče slouží jako index pro přístup k jednotlivým hodnotám.
Nicméně, při práci s více slovníky, které se dynamicky mění, můžete narazit na chyby `KeyError`. Existuje několik strategií, jak se s nimi vypořádat.
V tomto článku se naučíte:
- Co přesně jsou chyby `KeyError` a proč se objevují.
- Jakými způsoby lze tyto chyby řešit.
- Jak využít `defaultdict`, podtřídu odvozenou od vestavěné třídy `dict`, pro lepší a elegantnější zpracování chybějících klíčů.
Začněme!
Co jsou chyby `KeyError` v Pythonu?
Při vytváření slovníků v Pythonu je důležité mít na paměti následující:
- Klíče musí být unikátní – bez duplikátů.
- Pokud jako klíče používáte iterovatelné objekty, preferujte neměnné kolekce, jako jsou n-tice.
Klíč je platný pouze tehdy, pokud existuje ve slovníku. V opačném případě dojde k chybě `KeyError`.
Představme si slovník `books_authors`, kde klíče představují názvy knih a hodnoty jména autorů.
Pro účely tohoto návodu můžete kódovat v Python REPL.
books_authors = {
'Deep Work':'Cal Newport',
'Hyperfocus':'Chris Bailey',
'Pivot':'Jenny Blake',
'The Happiness Equation':'Neil Pasricha'
}
Pro získání jména autora použijeme klíč (název knihy).
books_authors['Hyperfocus'] 'Chris Bailey'
K zobrazení všech párů klíč-hodnota ve slovníku můžeme použít metodu `items()`, jak je ukázáno níže:
for book,author in books_authors.items():
print(f"'{book}' od {author}")
'Deep Work' od Cal Newport 'Hyperfocus' od Chris Bailey 'Pivot' od Jenny Blake 'The Happiness Equation' od Neil Pasricha
Pokud se pokusíte přistoupit k hodnotě klíče, který ve slovníku neexistuje, Python vyvolá chybu `KeyError`. Tato chyba nastane, když se snažíme získat přístup k hodnotě pro klíče jako ‚Grit‘ a ‚neexistující klíč‘.
books_authors['Grit']
--------------------------------------------------------------------------- KeyError Traceback (most recent call last) <ipython-input-6-e1a4486f5ced> in <module> ----> 1 books_authors['Grit'] KeyError: 'Grit'
books_authors['non-existent-key']
--------------------------------------------------------------------------- KeyError Traceback (most recent call last) <ipython-input-7-a3efd56f69e5> in <module> ----> 1 books_authors['non-existent-key'] KeyError: 'non-existent-key'
Jak tedy můžeme tyto chyby `KeyError` řešit?
Existuje několik metod a seznámíme se s nimi v následující části.
Jak zpracovat chyby `KeyError` v Pythonu
Podívejme se, jak zacházet s chybami `KeyError` pomocí:
- Podmíněných příkazů `if-else`.
- Bloků `try-except`.
- Metody `.get()` slovníku.
#1. Použití podmíněných příkazů `if-else`
Jednou z nejjednodušších metod pro zpracování chyb `KeyError` v Pythonu je použití příkazů `if-else`.
V Pythonu mají příkazy `if-else` následující strukturu:
if podmínka:
# proveď toto
else:
# proveď něco jiného
- Pokud je podmínka `True`, provedou se příkazy uvnitř bloku `if`.
- Pokud je podmínka `False`, provedou se příkazy uvnitř bloku `else`.
V našem případě je podmínkou ověření, zda klíč existuje ve slovníku.
Pokud klíč ve slovníku je, operátor `in` vrátí `True`, a vypíše se odpovídající hodnota.
key = 'The Happiness Equation'
if key in books_authors:
print(books_authors[key])
else:
print('Omlouvám se, tento klíč neexistuje!')
# Výstup
# Neil Pasricha
Pokud klíč ve slovníku není, operátor `in` vrátí `False`, a provede se blok `else`. Vypíše se zpráva o neexistenci klíče.
key = 'non-existent-key'
if key in books_authors:
print(books_authors[key])
else:
print('Omlouvám se, tento klíč neexistuje!')
# Výstup
# Omlouvám se, tento klíč neexistuje!
#2. Použití příkazů `try-except`
Další běžnou metodou pro zpracování `KeyError` je použití příkazů `try-except` v Pythonu.
Prohlédněte si následující blok kódu:
key = 'non-existent-key'
try:
print(books_authors[key])
except KeyError:
print('Omlouvám se, tento klíč neexistuje!')
- Blok `try` se pokusí získat hodnotu pro zadaný klíč.
- Pokud klíč neexistuje, Python vyvolá chybu `KeyError`, která se zpracuje v bloku `except`.
#3. Použití metody `.get()`
V Pythonu můžete pro manipulaci s chybějícími klíči použít vestavěnou metodu `.get()` slovníku.
Obecná syntaxe pro použití metody `get()` je `dict.get(key, default_value)`, kde `dict` je platný slovník v Pythonu.
– Pokud klíč existuje ve slovníku, metoda `get()` vrátí jeho hodnotu.
– V opačném případě vrátí výchozí hodnotu.
V tomto příkladu máme seznam klíčů, ke kterým chceme přistoupit. Procházíme seznam a získáváme odpovídající hodnoty ze slovníku `books_authors`.
Používáme metodu `.get()` s výchozí hodnotou ‚Neexistuje‘.
keys = ['Grit','Hyperfocus','Make Time','Deep Work'] for key in keys: print(books_authors.get(key,'Neexistuje'))
V kódu výše:
- Pro klíče, které existují ve slovníku `books_authors`, metoda `.get()` vrací jejich hodnoty.
- Když klíče neexistují, v tomto případě ‚Grit‘ a ‚Make Time‘, metoda `.get()` vrací výchozí hodnotu ‚Neexistuje‘.
# Výstup Neexistuje Chris Bailey Neexistuje Cal Newport
Všechny tyto metody nám pomáhají při řešení chyb `KeyError`, ale jsou detailní a vyžadují explicitní zpracování chybějících klíčů. Tento proces můžeme zjednodušit použitím `defaultdict` místo běžného slovníku.
`Defaultdict` v Pythonu
`Defaultdict` je podtřída třídy `dict` (slovník). Dědí tedy vlastnosti běžného slovníku v Pythonu. Navíc, dokáže automaticky zpracovat chybějící klíče.
`Defaultdict` je datový typ kontejneru, který je součástí standardní knihovny Pythonu v modulu `collections`.
Musíme jej importovat do našeho prostředí:
from collections import defaultdict
Zde je obecná syntaxe pro použití `defaultdict`:
defaultdict(default_factory)
Jako atribut `default_factory` můžeme zadat callable, jako `int`, `float` nebo `list`. Pokud nezadáte hodnotu pro `default_factory`, výchozí je `None`.
Když klíč, který hledáte, neexistuje, spustí se metoda `__missing__()` a ta odvodí výchozí hodnotu z `default_factory`. Poté vrátí tuto výchozí hodnotu.
Shrnuto:
- V Pythonu `defaultdict` vrací výchozí hodnotu, když klíč chybí.
- Také přidá tento pár klíč-výchozí hodnota do slovníku, který můžete dále upravovat.
Příklady `defaultdict` v Pythonu
Prozkoumejme několik příkladů, abychom pochopili, jak `defaultdict` v Pythonu funguje.
`Defaultdict` s výchozí celočíselnou hodnotou
Nejprve importujte `defaultdict` z modulu `collections`.
from collections import defaultdict import random
Vytvoříme výchozí ceny.
prices = defaultdict(int)
Nyní naplníme slovník cen položkami ze seznamu ovoce jako klíči. A náhodně vybereme hodnoty z ceníku, abychom získali hodnoty.
price_list = [10,23,12,19,5] fruits = ['apple','strawberry','pomegranate','blueberry'] for fruit in fruits: prices[fruit] = random.choice(price_list)
Podívejme se na páry klíč-hodnota v `prices`:
print(prices.items())
dict_items([('apple', 12), ('blueberry', 19), ('pomegranate', 5), ('strawberry', 10)])
Stejně jako u běžného slovníku v Pythonu můžeme přistupovat k hodnotám `defaultdict` `prices` pomocí klíčů:
prices['apple'] # 12
Zkusme získat cenu ovoce, které ve slovníku neexistuje, například „orange“. Vidíme, že vrací výchozí hodnotu nula.
prices['orange'] # 0
Pokud vytiskneme slovník, vidíme, že byl přidán nový klíč ‚orange‘ s výchozí celočíselnou hodnotou nula.
print(prices.items())
dict_items([('apple', 12), ('blueberry', 19), ('pomegranate', 5), ('strawberry', 10), ('orange', 0)])
`Defaultdict` se seznamem jako výchozí hodnotou
Definujme `students_majors` jako `defaultdict` s výchozím seznamem. Názvy oborů jsou klíči a hodnotami jsou seznamy studentů, kteří studují jednotlivé obory, jako matematika, ekonomie, informatika a další.
from collections import defaultdict students_majors = defaultdict(list)
Pokud se pokusíme otevřít seznam studentů odpovídající ‚Economics‘, `defaultdict` vrátí prázdný seznam; žádné chyby `KeyError`!
students_majors['Economics'] # []
Nyní máme prázdný seznam namapovaný na obor ‚Economics‘. Můžeme do něj přidávat prvky pomocí metody `.append()` seznamu.
students_majors['Economics'].append('Alex')
Ve slovníku `students_majors` byl vytvořen záznam pro ‚Economics‘.
print(students_majors)
defaultdict(<class 'list'>, {'Economics': ['Alex']})
Můžeme přidat další studenty do seznamu pro ekonomii, přidat nový obor, a mnoho dalšího!
students_majors['Economics'].append('Bob')
students_majors['Math'].append('Laura')
print(students_majors)
defaultdict(<class 'list'>, {'Economics': ['Alex', 'Bob'], 'Math': ['Laura']})
Závěr
Doufám, že vám tento návod pomohl pochopit, jak a kdy použít `defaultdict` v Pythonu. Po vyzkoušení příkladů v tomto článku můžete zvážit použití `defaultdict` jako preferované datové struktury ve vašich projektech.
Zde je shrnutí toho, co jste se v tomto návodu naučili.
- Při práci se slovníky v Pythonu se často setkáváme s chybami `KeyError`.
- K řešení takových chyb existuje několik podrobných metod: podmíněné příkazy, bloky `try-except` nebo metoda `.get()`. Datový typ `defaultdict` z modulu `collections` však může zjednodušit manipulaci s chybami `KeyError`.
- Můžete použít `defaultdict(default_factory)`, kde `default_factory` je platný callable.
- Pokud klíč v `defaultdict` neexistuje, do `defaultdict` se přidá výchozí hodnota (odvozená z `default_factory`) spolu s klíčem.
Podívejte se také na návod k funkci `map` v Pythonu.