从字典值中获得第一个值的最佳和最快的方法

Question

从字典值中获得第一个值的最快和最好的方法是什么？有多种技术，但什么是最好的(内存和速度)，为什么？

下面是一些例子。我也希望有其他技巧：

dictis = {
    1: "One"
    , 2: "Two"
    , 3: "Three"
    , 4: "Four"
}

# 1 technique:
#----------------

value = next(iter(dictis.values()))
print(value)

# 2 technique:
#----------------

value = list(dictis.values())[0]
print(value)

# 3 technique:
#----------------

value = [value for value in dictis.values()][0]
print(value)

# 4 technique:
#----------------

value = next(value for value in dictis.values())
print(value)

Answer 1

TL；博士

用第一条路！对于大词典来说，它比第四快2.5倍，比第二(10000倍)和第三(20000倍)快得多，当词典变大时，增加得更多。第二和第三种方法创建完整列表并消耗O(n)内存

时间测量

用于小型词典：

size = 10
dictis = {i: str(i) for i in range(size)}
code1 = "value = next(iter(dictis.values()))"
code2 = "value = list(dictis.values())[0]"
code3 = "value = [value for value in dictis.values()][0]"
code4 = "value = next(value for value in dictis.values())"

kw = {"number": 1000000, "globals": globals()}
print("code1: ", timeit.timeit(code1, **kw)) # 0.15313154199999998
print("code2: ", timeit.timeit(code2, **kw)) # 0.25568722099999996
print("code3: ", timeit.timeit(code3, **kw)) # 0.49292356800000003
print("code4: ", timeit.timeit(code4, **kw)) # 0.43500832200000006

让我们检查一下size = 1_000_000。第二和第三种方法持续时间很长(number = 100)

code1:  1.7961999999982492e-05
code2:  1.607245366
code3:  3.3421025739999997
code4:  6.061599999984679e-05

对于number = 10_000_00

code1:  1.7192588249999998
code4:  4.457956223

Answer 2

让我们谈谈几点。首先，Python字典并不总是按标准排序，它取决于版本。在实现方面，它们在Python3.5之前具有任意顺序，这意味着如果在中间时间对字典进行更改，那么在不同时间发出的相同list(dictis)调用可以返回不一致顺序列表。所以，不要在3.5或更低的时间内这样做。Python实际上有几种不同的实现方式，最常见的是CPython，而另一种流行的方法是PyPy。在这两种情况下，字典的实现方式都保持了插入顺序。从3.6开始，CPython就是这样的。记住:字典的顺序只是插入元素的顺序，它与元素的属性无关。

第二，"O(n)“和"O(1)”指的是大-O表示法，这是渐近表示法中的一个主题。维基百科上有关于这些的文章，但它们可以是相当技术性的。我建议阅读一本算法教科书，比如Cormen的。其主旨是:括号内的数字代表一个“乘数”，表示你希望你的算法能执行多少步。如果希望至少循环一次n项列表中的每个项，则算法是"O(n)“(昵称为”线性时间“)。如果您只希望看到1或2或任何数目的项目是固定的，永远不会改变，那么您是"O(1)“(昵称为”恒定时间“)。正如khelwood对你的问题所评论的那样，第一个选择是O(1)。这是因为iter函数向字典返回一个迭代器，而next方法一次只查看一个元素。我不知道字典迭代器在CPython (3.6-3.10)中的实际实现是O(1)，但理论上应该是。技巧2和3将字典转换为列表，这意味着他们必须访问每个元素，因此必须采取更多的步骤。技术4使用生成器实现与技术1类似的效果，但考虑起来更复杂，灵活性更低。

不过，技术1和4使用函数values来获得字典值的“视图”。我不知道这是多少工作的引擎盖(这可能是O(n)，就我所知)，所以我认为我们应该切断中间的人。这应该是一个更好的解决方案：

key = next(iter(dictis)) # this doesn't ask to generate a view object
value = dictis[key]      # this is instant look-up

我做了一些测试，这个解决方案实际上与技术1相当，所以生成字典值的视图似乎不需要太多开销。使用与kosciej16 16的答案相同的测试，使用size = 1_000_000、number = 10_000和

code5 = '''
key = next(iter(dictis))
value = dictis[key]
'''

我得到了

>>> print("code1: ", timeit.timeit(code1, **kw))
code1:  0.002648300000146264
>>> print("code4: ", timeit.timeit(code4, **kw))
code4:  0.0054308000001128676
>>> print("code5: ", timeit.timeit(code5, **kw))
code5:  0.0028101000000333443

但我可以提供一个更好的解决方案，但这需要更多的工作吗？如果您想要跟踪元素被插入到集合中的顺序，那么使用队列会给您带来很多好处。你可以查阅有关算法教科书的细节。基本上，它是一种数据结构，可以跟踪插入的顺序。您可能需要将数据存储在对象中，这在内存方面更为昂贵。

class Objectis():
    def __init__(self, id, data):
        self.id = id
        self.data = data

然后制作一堆这样的东西：

item1 = Objectis(1, "One")
item2 = Objectis(2, "Two")
item3 = Objectis(3, "Three")
item4 = Objectis(4, "Four")

将它们添加到任何顺序的列表中：

queue = [] # you should start your queue empty
queue.append(item3)
queue.append(item1)
queue.append(item2)
queue.append(item4)

如果你想知道谁是第一个，你可以立即使用queue[0]。如果你想知道谁是最后一个，就做queue[-1]吧。如果要删除第一个元素，可以执行element = queue.pop(0)。如果要在第一个位置插入元素，可以执行queue.insert(0, element)。