使用命名元组来编写简洁的Python代码

命名元组:namedtuple，是Python语言里没有引起足够重视的一种数据类型。这是Python中容易被忽略的神奇功能之一。

当您需要定义一个类时，namedtuple是一个很好的选择。关于命名元组的一些有趣的功能，我会在本文中向您一一介绍。

那么，什么是命名元组以及它有什么特性？我们可以把namedtuples看作是Python内置的元组数据类型的扩展。

Python的元组是一种用于对任意对象进行分组的简单数据结构。元组的内容是不可变的,一旦被创建，数据元素就不能被修改。如下：

 

 

元组有一个缺点，存储在其中的数据只能通过索引来访问。你不能对存储在元组中的单个属性进行命名。这会影响代码的可读性。

而且，元组通常是一个ad-hoc结构。你很难确保两个元组存储有相同数量的字段和相同的属性。这使得当混合字段顺序时很容易引入“slip-of-the-mind”的bug。

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Namedtuples解决的问题

Namedtuples主要用来解决如下两个问题。

首先，namedtuples和常规元组一样，它的内容是不可改变的。 一旦你将数据存储在其中，就不能再修改。

除此之外，命名元组也是，命名的元组。可以通过唯一的标识符来访问存储在其中的对象。您不必记住元素的下标索引，也不必为了记忆方便把索引定义为常量。

一个典型的命名元组如下所示：

 

使用命名元组前需要先导入collections模块。Python 2.6的标准库中即包含。在上面的例子里，定义了一个简单的命名元组数据类型：“Car”,包含“color” 和“mileage”两个字段。

也许你你会发现上面的语法有一点怪：为什么我们把两个字段写为一个字符串“color mileage”？

答案是因为命名元组的工厂函数会在字段字符串后默认调用split（）函数对字段进拆解。所以上面的写法就是下面写法的快捷方式：

 

当然如果你喜欢的话，你也可以直接把字段写成列表形式。这样写的优点是，把字段使用多行分隔，利于代码格式化。

 

接下来，你就可以使用“Car”的工厂函数创建"car"对象了，就像你创建一个类对象“Car”，并且创建了参数值为“color” 和“mileage”的构造函数。

 

元组的解包以及带有*函数参数的解包也可正常工作。

 

命名元组中元素的即可以通过ID来访问，也可以通过其索引来访问。这样命名元组可以直接替代常规的元组。

 

命名元组的输出甚至可以是一个标准的字符串表达式，如下，这样省去了不少的输入冗余。

 

像元组一样，命名元组的内容也是不可修改的。当你试图重写其中字段值时，系统会抛出AttributeError异常：

 

在Python内部，命名元组是通过一个常规的类对象实现的。但是在内存使用效率上比常规类要高，和正常元组一样。

你可以把命名元组看做是一个自定义的不可修改的类的快捷方式，但是更节约内存。

命名元组的子类

因为命名元组是在常规类的基础上构建的，所以你也可以添加方法到命名元组的类中。举个例子，你通过可以添加方法和属性扩展这个类，和扩展常规的类一样。例子如下：

 

我们可以创建对象MyCarWithMethods，并且定义一个 hexcolor()方法，结果如下

 

这个方法可能看起来有点笨拙。但是当你想得到一个不可修改的类时可以这么试一下。但是注意别搬起石头砸了自己的脚！

举个例子，由于命名元组的内部构建机制，添加一个新的不可改变的字段是比较麻烦的。最简单的方法就是利用基本元组的._field属性。

 

结果如下：

 

内置帮助函数

除了._fields属性,每个命名元组实例还内置了一些非常有用的帮助函数。这些函数都以下划线开头，通常用下划线开头表示它们是私有的方法或者属性，不属于类或者模块的公共接口。

在命名元组中这些以下划线命名的函数方法则有不同的含义：这些帮助函数或者属性是命名元组公共接口的一部分。之所以这么命名是为了避免和用户自定义的元组字段冲突。您可以随意使用这些帮助函数。

下面我会给大家展示一些十分有用的命名元组的帮助函数，我们以 _asdict() 函数为例，此函数返回值是一个字典，字典内容是命名元组中存储的元素，如下：

 

当你使用JSON样式的输出时，这个函数能避免输入错误，相当有用，举例如下：

 

另一个有用的帮助函数是 _replace() ，它会生成当前元组的一个副本（浅拷贝），并且允许用户对其中字段进行选择性替换。

 

最后，_make()类方法可以用来在序列或者迭代中创建一个新的命名元组实例，如下：

 

什么时候使用命名元组

命名元组是使您的代码变得简洁有效的一个简单快速的方法。它通过更好的结构化数据也增强了代码的可读性。

举个例子，我发现把有混合数据的字典这样的 ad-hoc数据类型用命名元组来代替，能够更清楚的表达我的意图。当我把数据作为命名元组重构时，代码中面临的一些问题，总能找到意想不到的解决办法。

使用命名元组处理非结构化的元组和字典，也会让我的同事们工作变的轻松，因为函数直接传递的数据是“自解释的”，非常容易理解（在某种程度上）。

另一方面，如果命名元组无法使您的代码变得更简洁，更易读，可维护性更高，我就不建议使用它们。因为“一件事太好的话可能就是坏事了”。

但是，如果您谨慎的使用命名元组的话，无疑会使您的代码更好，更富有表现力。

需要记住的事项

• collection.namedtuple，是一个自定义的不可修改的类的快捷方式，但是更节约内存。
• 命名元组通过更容易让人理解的方式结构化您的数据，使您的代码更干净整洁。
• 命名元组提供了一些十分有用的以下划线开头帮助函数，您可以放心使用它们。

学会了吗？