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Python defaultdictの使い方と修正方法を簡単に解説

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Python defaultdictを使用して欠落したキーを処理する方法

Pythonの辞書を扱う際によく直面する問題の一つは、存在しないキーへのアクセスや変更を試みることです。これにより、KeyErrorが発生し、コードの実行が中断されます。このような状況を処理するために、Pythonの標準ライブラリはcollectionsモジュールで利用可能な、Pythonのdefaultdictタイプを提供しています。

Pythonのdefaultdictタイプは、ほとんど通常のPython辞書と同様の振る舞いをしますが、存在しないキーにアクセスまたは変更しようとすると、defaultdictは自動的にキーを作成し、デフォルト値を生成します。これにより、defaultdictは辞書内の欠損したキーを処理するための有用なオプションとなります。

このチュートリアルでは、以下のことを学びます：

  • 辞書内の欠損したキーを処理するためにPythonのdefaultdictタイプを使用する方法
  • 通常のdictではなく、Pythonのdefaultdictを使用する理由とタイミング
  • defaultdictを使用してグループ化、カウント、値の蓄積を行う方法

この知識を身につけることで、日常のプログラミングの課題でPythonのdefaultdictタイプを効果的に使用することができるようになります。

このチュートリアルを最大限に活用するためには、Pythonの辞書についての事前の理解が必要です。必要に応じて、以下のリソースをチェックしてください：

辞書での欠損したキーの処理

Pythonの辞書を使用する際に直面する一般的な問題は、欠損したキーの処理です。もしコードが辞書に依存していたり、頻繁に辞書を作成する必要がある場合、頻繁なKeyError例外との付き合いは非常に面倒でコードに余分な複雑さをもたらすことになります。Pythonの辞書では、少なくとも4つの方法を使用して欠損したキーを処理することができます。

方法1: inキーワードを使用する

キーが辞書内に存在するかどうかを確認するために、inキーワードを使用することがあります。これにより、KeyErrorが発生することなく、存在しないキーにアクセスしようとすることが防止されます。

person = {'name': 'John', 'age': 30}


if 'name' in person:
    print(person['name'])  # John


if 'gender' in person:
    print(person['gender'])  # This line will not be executed

方法2: dict.get()メソッドを使用する

dict.get()メソッドは、指定したキーに対応する値を返します。キーが存在しない場合は、指定したデフォルト値を返します。これにより、KeyErrorが発生することなく、欠損したキーにアクセスしようとすることが防止されます。

person = {'name': 'John', 'age': 30}


print(person.get('name', 'Unknown'))  # John
print(person.get('gender', 'Unknown'))  # Unknown

方法3: dict.setdefault()メソッドを使用する

dict.setdefault()メソッドは、指定したキーの値を返します。キーが存在しない場合は、指定したデフォルト値を設定してから返します。これにより、KeyErrorが発生することなく、欠損したキーにアクセスしようとすることが防止されます。

person = {'name': 'John', 'age': 30}


print(person.setdefault('name', 'Unknown'))  # John
print(person.setdefault('gender', 'Unknown'))  # Unknown

方法4: try-exceptブロックを使用する

try-exceptブロックを使用することで、KeyError例外をキャッチして処理することができます。これにより、コードの実行を中断することなく、欠損したキーにアクセスしようとすることができます。

person = {'name': 'John', 'age': 30}


try:
    print(person['gender'])
except KeyError:
    print('Gender key does not exist')  # This line will be executed

これらの方法は、欠損したキーの存在チェックやデフォルト値の設定を可能にする方法ですが、コード内で頻繁に使用する際には冗長になる場合があります。また、これらの方法ではデフォルト値の設定に制限があります。ここでPythonのdefaultdictを使用することで、これらの欠点を解消することができます。

Pythonのdefaultdictタイプの理解

Pythonのdefaultdictタイプは、collectionsモジュールで定義されている辞書のサブクラスです。defaultdictは、欠損したキーにアクセスするたびにデフォルト値を生成し、返す特殊な動作を持っています。

Pythonの標準の辞書と同様に、defaultdictもキーと値のペアを保持します。ただし、defaultdictにはdefault_factoryと呼ばれる特別な属性があります。この属性には、存在しないキーにアクセスした際に生成されるデフォルト値を返す関数が設定されます。

例えば、整数のデフォルト値を持つdefaultdictを作成する場合、int関数をdefault_factoryに設定します。int関数は引数を持たず、デフォルト値として0を返します。

from collections import defaultdict


d = defaultdict(int)

このようにして作成したdは通常のPython辞書と同じように使用できますが、存在しないキーにアクセスするとデフォルト値である0が生成されます。

print(d['a'])  # 0

デフォルト値の生成には関数が使用されるため、デフォルト値を設定するための関数を自由に選択することができます。