Python标准库——collections模块的Counter类
最近在看一本名叫《Python Algorithm: Mastering Basic Algorithms in the Python Language》的书，刚好看到提到这个Counter类（P84的Listing 4.6下的Tip）。
1.collections模块
collections模块自Python 2.4版本开始被引入，包含了dict、set、list、tuple以外的一些特殊的容器类型，分别是：
- OrderedDict类：排序字典，是字典的子类。引入自2.7。
- namedtuple()函数：命名元组，是一个工厂函数。引入自2.6。
- Counter类：为hashable对象计数，是字典的子类。引入自2.7。
- deque：双向队列。引入自2.4。
- defaultdict：使用工厂函数创建字典，使不用考虑缺失的字典键。引入自2.5。
文档参见：http://docs.python.org/2/library/collections.html。
2.Counter类
Counter类的目的是用来跟踪值出现的次数。它是一个无序的容器类型，以字典的键值对形式存储，其中元素作为key，其计数作为value。计数值可以是任意的Interger（包括0和负数）。Counter类和其他语言的bags或multisets很相似。
2.1 创建
下面的代码说明了Counter类创建的四种方法：
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>>> c = Counter() # 创建一个空的Counter类
>>> c = Counter('gallahad') # 从一个可iterable对象（list、tuple、dict、字符串等）创建
>>> c = Counter({'a': 4, 'b': 2}) # 从一个字典对象创建
>>> c = Counter(a=4, b=2) # 从一组键值对创建
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2.2 计数值的访问与缺失的键
当所访问的键不存在时，返回0，而不是KeyError；否则返回它的计数。
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>>> c = Counter("abcdefgab")
>>> c["a"]
2
>>> c["c"]
1
>>> c["h"]
0
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2.3 计数器的更新（update和subtract）
可以使用一个iterable对象或者另一个Counter对象来更新键值。
计数器的更新包括增加和减少两种。其中，增加使用update()方法：
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>>> c = Counter('which')
>>> c.update('witch') # 使用另一个iterable对象更新
>>> c['h']
3
>>> d = Counter('watch')
>>> c.update(d) # 使用另一个Counter对象更新
>>> c['h']
4
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减少则使用subtract()方法：
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>>> c = Counter('which')
>>> c.subtract('witch') # 使用另一个iterable对象更新
>>> c['h']
1
>>> d = Counter('watch')
>>> c.subtract(d) # 使用另一个Counter对象更新
>>> c['a']
-1
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2.4 键的删除
当计数值为0时，并不意味着元素被删除，删除元素应当使用del。
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>>> c = Counter("abcdcba")
>>> c
Counter({'a': 2, 'c': 2, 'b': 2, 'd': 1})
>>> c["b"] = 0
>>> c
Counter({'a': 2, 'c': 2, 'd': 1, 'b': 0})
>>> del c["a"]
>>> c
Counter({'c': 2, 'b': 2, 'd': 1})
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2.5 elements()
返回一个迭代器。元素被重复了多少次，在该迭代器中就包含多少个该元素。元素排列无确定顺序，个数小于1的元素不被包含。
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1
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3
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>>> c = Counter(a=4, b=2, c=0, d=-2)
>>> list(c.elements())
['a', 'a', 'a', 'a', 'b', 'b']
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2.6 most_common([n])
返回一个TopN列表。如果n没有被指定，则返回所有元素。当多个元素计数值相同时，排列是无确定顺序的。
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>>> c = Counter('abracadabra')
>>> c.most_common()
[('a', 5), ('r', 2), ('b', 2), ('c', 1), ('d', 1)]
>>> c.most_common(3)
[('a', 5), ('r', 2), ('b', 2)]
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2.7 fromkeys
未实现的类方法。
2.8 浅拷贝copy
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>>> c = Counter("abcdcba")
>>> c
Counter({'a': 2, 'c': 2, 'b': 2, 'd': 1})
>>> d = c.copy()
>>> d
Counter({'a': 2, 'c': 2, 'b': 2, 'd': 1})
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2.9 算术和集合操作
+、-、&、|操作也可以用于Counter。其中&和|操作分别返回两个Counter对象各元素的最小值和最大值。需要注意的是，得到的Counter对象将删除小于1的元素。
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>>> c = Counter(a=3, b=1)
>>> d = Counter(a=1, b=2)
>>> c + d # c[x] + d[x]
Counter({'a': 4, 'b': 3})
>>> c - d # subtract（只保留正数计数的元素）
Counter({'a': 2})
>>> c & d # 交集: min(c[x], d[x])
Counter({'a': 1, 'b': 1})
>>> c | d # 并集: max(c[x], d[x])
Counter({'a': 3, 'b': 2})
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3.常用操作
下面是一些Counter类的常用操作，来源于Python官方文档
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sum(c.values()) # 所有计数的总数
c.clear() # 重置Counter对象，注意不是删除
list(c) # 将c中的键转为列表
set(c) # 将c中的键转为set
dict(c) # 将c中的键值对转为字典
c.items() # 转为(elem, cnt)格式的列表
Counter(dict(list_of_pairs)) # 从(elem, cnt)格式的列表转换为Counter类对象
c.most_common()[:-n:-1] # 取出计数最少的n-1个元素
c += Counter() # 移除0和负值
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