Python编程：探究ChainMap字典的使用方法

前言

集合是专门的容器数据类型（Container Datatype），可以替代Python的通用内置容器，如dict、list、set和tuple。容器是一种特殊用途的对象，可用于存储不同的对象。它提供了一种访问所包含对象并遍历它们的方法。

Python提供了实现容器数据类型的collections模块。在章节系列中，我们将学习集合模块中的不同类型集合融洽，其中包括：

• ChainMap
• Counter
• Deque
• DefaultDict
• NamedTuple
• OrderedDict
• UserDict
• UserList
• UserString

下面就来分别介绍这些容器类型——链式映射（ChainMap）。

认识ChainMap

Python的所提供的ChainMap类（就称为链映射类），是个类似字典（dict）的类，用于快速链接许多个映射，以便将它们作为单个单元处理。它通常比创建一个新字典并运行多个update()调用要快得多。

其语法格式如下：

xchainMap = collections.ChainMap(*maps)

说明：语法格式中的collections是导入的完成模块名称。如果这样导入该模块：import collections as cts，则语法可变为：class cts.ChainMap(*maps)，或则模糊导入：from collections import ChainMap，这样可以修改为：ChainMap(*maps)。

ChainMap可将多个字典或其他映射组合在一起，创建一个单一的、可更新的视图(字典列表)。如果没有指定映射，则提供一个空字典，以便新的链式映射（ChainMap）总是至少有一个映射可以。

链映射的底层映射存储在一个列表中。该列表是公共的，可以使用maps属性来访问或更新。除了maps属性，链映射没有其他的新扩展状态。

ChainMap是通过引用来合并底层映射的。因此，如果其中一个底层映射得到更新，这些更改也将反映在ChainMap中。

链映射支持所有常用的字典(dict)方法。此外，还有一个maps属性，用于创建新子上下文的方法，并且除了第一个映射，属性maps可用于访问所有映射——maps是个列表。

对应一个用户可更新的映射列表，该列表从第一次搜索到最后一次搜索是有序的。它是唯一存储的状态，可以通过修改来更改要搜索的映射。这样的列表应该始终至少包含一个映射。

来看下面的简单示例，代码清单如下：

运行程序输出结果如下：

ChainMap({'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'})
[{'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'}]

上述清单中，我们用两个字典定义一个ChainMap对象(chain_map)。然后我们打印输出ChainMap对象和maps属性。正如在输出中看到的，结果是这些字典的构成视图。

访问ChainMap的键值

我们可以通过使用keys()和values()方法来访问ChainMap的键和值。代码示例如下：

上述代码输出结果为：

KeysView(ChainMap({'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'}))
ValuesView(ChainMap({'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'}))

如程序输出结果所示，chain_map.keys()的结果是一个KeysView（键视图），chain_map.values()的结果是一个ValuesView（值视图）。这两个视图类型内置类，都是可迭代对象，可以分别遍历相应的键名和值对象。例如：

输出结果为：

key = a,value=A
key = b,value=B
key = one,value=1
key = two,value=2
链映射包含的值为：
A;B;1;2;

结合代码和输出结果，很容易理解，即链式映射就是把多个映射（map有很多实现，字典是其中的一种）打包成一个映射即链式映射，然后可以像操作字典样操作访问。比如像字典一样这样来访问某个键的值：

print(chain_map['b'] )

也就是通过使用键名:chain_map[' one ']来访问ChainMap底层字典中单个项的值。

为ChainMap添加新映射

ChainMap可以包含任意数量的字典。我们使用内置的new_child()方法向ChainMap添加新字典。new_child()方法返回一个新的ChainMap，其中包含着新映射，后跟当前实例中的所有映射。这里需要注意的一点是，新添加的字典将放在ChainMap的开头。来看示例：

运行程序，输入结果如下：

Old: ChainMap({'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'})
New: ChainMap({'x': 0, 'y': 1}, {'one': 1, 'two': 2}, {'a': 'A', 'b': 'B'})

这里需要注意的是，用链式映射的new_child()方法添加新字典后，不改变原来的链映射，会返回一个新的ChainMap对象。另外，如果你修改链式映射所包含的映射或字典，变化也将体现在链式映射对象中。

另外，实践中要当心：如果你按照字典操作来添加新的键值对，则该键值对会添加到链式映射所包含的第一个映射中，如：new_chain_map['X'] = 'Unkown' 。自己动手试试看。

所含映射有相同键怎么办？

底层上，链式映射主要是为把多个字典或映射打包成一个映射，以便集中操作。如果所办函的字典中有相同的键会怎样呢？来看示例：

运行程序输出结果如下：

ChainMap({'id': 21001, 'country': '大秦', 'emperor': '嬴政'}, {'name': '李靖', 'country': '大唐', 'title': '元帅'})
大秦
('name', '李靖')
('country', '大秦')
('title', '元帅')
('id', 21001)
('emperor', '嬴政')

很显然，链接的映射中出现相同字典项时，只读取第一个，以第一个为准，而且当你更新一个键的值时，它也只是更新第一个映射内容的键值。

如果你想一次更新所有映射中的相同键的值怎么办呢？你可以自定义一个ChainMap子类来实现，或定义更新方法。因为ChainMap中有个属性maps持有完整的各个映射，可以基于此属性来完成相同键的一次性更新。这里简单给个通过方法的方式实现多映射相同键的一次更新。示例代码如下：

当然，你可以写得更复杂一点，以完成更多的需要，也可实现一次多个映射中的相同键的值。自己动手试试吧。

本文小结

本文主要介绍了Python集合模块中的链式映射容器——ChainMap的使用，可以把多个字典打包成一个对象来操作。同时需要注意的是，该映射只是对原字典的引用，当你修改原字典时，相应的变化也为体现在链式映射中。同时，在为ChainMap新增新的键值对时，它会添加到所包含的第一个映射对象中。