Каково назначение модуля collections в Python и какие классы он предоставляет?

Модуль collections в Python предоставляет высокопроизводительные альтернативы и расширения для встроенных типов данных (контейнеров), таких как dict, list, set и tuple.

Основные классы и их назначение:

• Counter: Словарь для подсчета хешируемых объектов. Удобен для вычисления частоты элементов в последовательности.

  from collections import Counter
  
  c = Counter('abracadabra')
  print(c.most_common(1)) # [('a', 5)]

• deque (double-ended queue): Двусторонняя очередь, оптимизированная для быстрого добавления и удаления элементов с обоих концов (O(1)). Гораздо эффективнее, чем list для операций pop(0) и insert(0, v).

  from collections import deque
  
  d = deque([1, 2, 3])
  d.appendleft(0)  # Быстрое добавление в начало
  d.pop()          # Быстрое удаление с конца
  # d -> deque([0, 1, 2])

• defaultdict: Подкласс dict, который вызывает фабричную функцию для предоставления значения по умолчанию для отсутствующего ключа. Это избавляет от необходимости проверять наличие ключа.

  from collections import defaultdict
  
  dd = defaultdict(int) # Значение по умолчанию - 0
  dd['non_existent_key'] += 1
  print(dd['non_existent_key']) # 1 (без KeyError)

• namedtuple(): Фабричная функция для создания кортежей с именованными полями. Делает код более читаемым, позволяя обращаться к элементам по имени, а не по индексу.

  from collections import namedtuple
  
  Point = namedtuple('Point', ['x', 'y'])
  p = Point(11, y=22)
  print(p.x + p.y) # 33 (более читаемо, чем p[0] + p[1])

• OrderedDict: Словарь, который помнит порядок добавления ключей. С Python 3.7+ стандартный dict также сохраняет порядок вставки, но OrderedDict остается полезным для обратной совместимости и из-за наличия метода move_to_end().