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10python字典

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列表和字典的区别是列表可以通过索引来访问值，而字典可以通过名称来访问各个值。

字典这种数据结构称为映射(mapping)，字典是Python中唯一内置映射类型，值不按照顺序排列，而是存储再键下面。
其中键可以是数字、字符串或元组等不可变数据类型。

字典的用途

字典的名称指出了这种数据结构的用途。日常生活中的字典和Python中的字典都能够轻松的通过单词(键)获取其定义的值。

  • 表示棋盘的分布，其中每个键都是由坐标组成的元组
  • 存储文件修改时间，其中的键为文件名
  • 数字电话/地址簿

通过列表查找数据：

>>> 
>>> names = ['Alice', 'Beth', 'Cecil', 'Dee-Dee', 'Earl']
>>> numbers = ['2341', '9102', '3158', '0142', '5551']
>>> numbers[names.index('Cecil')]  # 要查找Ceil的号码，通过列表的方式很麻烦
'3158'
>>>

创建和使用字典

上面查找电话号码的，可以通过创建一个字典实现。

>>> phonebook = {'Alice': '2314', 'Beth': '9102', 'Cecil': '3258'}
>>> phonebook['Alice']
'2314'
>>>

字典(dict)由键(key)及其对应的值(value)组成，这种键-值对称为项(item)。

在上面的示例中，键为名字，值为手机号。

每个键与值之间都是用冒号(:)分隔，项之间使用逗号分隔，整个字典放在大括号中。

空字典(没有任何项)用两个大括号表示，类似于 {}。

在字典(以及其他映射类型)中，键必须是独一无二的，而字典中的值无此要求。

可以使用函数dict从其他映射(如其他字典)或键值对序列创建字典：

>>> 
>>> items = [('name', 'Gubmy'), ('age', 42)]
>>> d = dict(items) 
>>> d
{'name': 'Gubmy', 'age': 42}
>>> d['name']
'Gubmy'
>>>
>>> 
>>> d = dict(name='Gumby', age=42)   # 使用关键字实参创建字典
>>> d
{'name': 'Gumby', 'age': 42}
>>>

字典基本操作

字典的基本行为在很多方面类似于序列。

  • len(d)返回字典项(键值对)数
  • d[k]返回与k相关联的值
  • d[k] = v将值v关联到键k
  • del d[k]删除键为k的项
  • k in d检查字典d是否包含键位k的项

字典和列表有一些不同之处。

  • 键的类型：字典中键可以是整数，单并非必须是整数。字典中的键可以是任何不可变的类型，如浮点数(实数)、字符串、元组。——字典的主要优点

  • 自动添加：即便是字典中原本没有键，也可以给他赋值，这将在字典中创建一个新项；但是如果不适用append或其他类似方法，就不能给列表中没有的元素赋值

  • 成员资格：表达式 k in d(其中 d是一个字典)查找的是键而不是值，而表达式 v in l(其中 l是一个列表)查找的是值而不是索引。其实字典中的键可以理解为列表中的索引，所以这里不一样。查字典中是否包含键的效率比检查列表中是否包含值更高，这也说明了数据结构越大效率差距就越大。

    >>> 
>>> x = []
>>> x[42] = 'Foobar' # 因为空列表中没有索引42，所以会报错。定义的时候必须使用[None]*43才可以
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list assignment index out of range
>>>
>>> x = {}
>>> x[42] = 'Foobar' # 空字典中可以给没有的键赋值，会生成新的item
>>> x
{42: 'Foobar'}
>>>

创建电话簿数据库代码示例

# 一个简单的数据库

# 将一个人名用作键的字典，每个人都用一个字典表示
# 字典中包含键'phone'和'addr'，它们分别与电话号码和地址相关联

people = {
  'Alice': {
    'phone': '2341',
    'addr': 'Foo driver 23' 
  },
  
  'Beth': {
    'phone': '9102',
    'addr': 'Bar street 42'
  },
  
  'Cecil': {
    'phone': '3158',
    'addr': 'Baz avenue 90'
  }
}

# 电话号码和地址的描述性标签，供打印输出时使用
labels = {
  'phone': 'phone number',
  'addr': 'address'
}

name = input('Name: ')

# 要查找电话号码还是地址
request = input('Phone number (p) or address (a) ? ')

# 使用正确的键
if request == 'p':
  key = 'phone'
if request == 'a': key = 'addr'

# 仅当名字是字典中包含的键时才打印信息
if name in people:
      print("{}'s {} is {}.".format(name, labels[key], people[name][key]))
    

# Output
Name: Beth
Phone number (p) or address (a) ? p
Beth's phone number is 9102.

格式化引用字典

字符产格式化引用最常用的方法为format。

同样可以通过在字典中存储一系列命名的值，可让格式设置更容易些。提取的时候只需在格式字符串中提取所需要的信息即可，使用format_map来指出你将通过一个映射来提供所需要的信息。

>> 
>>> phonebook = {'Alice': '2314', 'Beth': '9102', 'Cecil': '3258'}
>>> "Cecil's phone number is {Cecil}.".format_map(phonebook)
"Cecil's phone number is 3258."
>>>
>>>
>>>  # 只要所有的字段名称都包含在字典的键中，可以指定任意数量的转换说明符。如下：
template = '''
<html>
    <head>
        <title>
            {title}
        </title>
    </head>
    <body>
        <h1>
            {title}
        </h1>
        <p>
            {text}
        </p>
    </body>
</html>
'''

data = {'title': 'My Home Page', 'text': 'Welcome to my home page!'}

print(template.format_map(data))

# Output
'''
<html>
    <head>
        <title>
            My Home Page
        </title>
    </head>
    <body>
        <h1>
            My Home Page
        </h1>
        <p>
            Welcome to my home page!
        </p>
    </body>
</html>
'''

字典方法

与其他内置类型一样，字典也有方法，字典的方法很有用，介绍几个常用的字典方法。

  • clear

方法clear删除所有字典项。

>>> 
>>> d = {}
>>> d['name'] = 'Gumby'
>>> d['age'] = 42
>>> d
{'name': 'Gumby', 'age': 42}
>>> returned_value = d.clear()
>>> d
{}
>>> print(returned_value) 
None
>>>
>>>  # 场景一：通过给x赋值空字典来“清空”x，但是不影响y。这种方法很有用。
>>> x = {}
>>> y = x
>>> x['key'] = 'value'
>>> y
{'key': 'value'}
>>> x
{'key': 'value'}
>>> x = {}
>>> y
{'key': 'value'}
>>> x
{}
>>>
>>>  # 场景二：调用clear方法，会同时删除x、y中的元素。这种方法很有用
>>> x = {}
>>> y = x
>>> x['key'] = 'value'
>>> y
{'key': 'value'}
>>> x
{'key': 'value'}
>>> x.clear()
>>> y
{}
>>> x
{}
>>>
  • copy

方法copy返回一个新字典，其包含的键值对与原来的字典相同(这个方法执行的是浅复制，因为值本身是原件，而非副本)。

浅复制得到的副本，替换副本中的值，原件不受影响，但是修改副本中的值也会一并修改原件中的值，因为原件指向的也是被修改的值。

深复制就可以避免这种问题。

>>> 
>>> x = {'username': 'admin', 'machines': ['foo', 'bar', 'baz']}
>>> y = x.copy()  # 浅复制
>>> y['username'] = 'mlh'
>>> y['machines'].remove('bar')
>>> y
{'username': 'mlh', 'machines': ['foo', 'baz']}
>>> x
{'username': 'admin', 'machines': ['foo', 'baz']} # 原件变化
>>>
>>>
>>> 
>>> from copy import deepcopy
>>> d = {}
>>> d['name'] = ['Alfred', 'Berthand']
>>> c = d.copy()
>>> dc = deepcopy(d) # 深复制
>>> d['name'].append('Clive')
>>> c
{'name': ['Alfred', 'Berthand', 'Clive']} # 原件不变
>>> dc
{'name': ['Alfred', 'Berthand']}
>>>
  • fromkeys

方法fromkeys创建一个新字典，其中包含指定的键，且每个键对应的值都是None。

# 从空字典创建另一个字典
d = {}
df = d.fromkeys(['name', 'age']) 
print(df) # {'name': None, 'age': None}

# 直接使用dict创建字典(dict是所有字典所属类型)
df = dict.fromkeys(['name', 'key'])
print(df) # {'name': None, 'age': None}

# 提供特定的值创建字典
df1 = dict.fromkeys(['name', 'age'], '(unknown)')
print(df1) # {'name': '(unknown)', 'age': '(unknown)'}
  • get

方法get为访问字典项提供了宽松的环境。因为通常访问字典中没有的项，将发生错误。

>>> 
>>> d = {}
>>> d['name'] # 通常访问报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'name'
>>>
>>> print(d.get('name')) # 通过get方法访问返回None
None
>>>
>>> d.get('name', 'N/A') # 指定默认值(如果有值就返回，没有就返回默认值)
'N/A'
>>>
>>> d['name'] = 'Eric'
>>> d 
{'name': 'Eric'}
>>> d.get('name')  # 访问的时候有值
'Eric'

使用get方法优化有的代码：

# 一个使用get()的简单的数据库，可以保证即使输入的值不对也能正常输出

# 将一个人名用作键的字典，每个人都用一个字典表示
# 字典中包含键'phone'和'addr'，它们分别与电话号码和地址相关联

people = {
  'Alice': {
    'phone': '2341',
    'addr': 'Foo driver 23' 
  },
  
  'Beth': {
    'phone': '9102',
    'addr': 'Bar street 42'
  },
  
  'Cecil': {
    'phone': '3158',
    'addr': 'Baz avenue 90'
  }
}

# 电话号码和地址的描述性标签，供打印输出时使用
labels = {
  'phone': 'phone number',
  'addr': 'address'
}

name = input('Name: ')

# 要查找电话号码还是地址
request = input('Phone number (p) or address (a)? ')

# 使用正确的键
key = request # 如果request既不是'p'也不是'a'
if request == 'p': key = 'phone'
if request == 'a': key = 'addr'

# 使用get提供默认值
person = people.get(name, {})
label = labels.get(key, key)
result = person.get(key, 'not available')

# 才打印信息
print("{}'s {} is {}.".format(name, label, result))
  • items

方法items返回一个包含所有字典项的列表，其中每个元素都已(key, value)的形式展示。其中排序是不确定的。

返回值属于一种名称为字典视图的特殊类型，可迭代，可检查长度。字典视图生成后不会复制原字典，即使修改了原字典。

可以使用list将字典视图转换为列表。

>>> 
>>> d = {'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0}
>>> d.items()
dict_items([('title', 'Python Web Site'), ('url', 'http://www.python.org'), ('span', 0)]) # 返回值属于一种名称为字典视图的特殊类型，可迭代，可检查长度
>>>
>>> it = d.items()
>>> len(it)
3
>>> ('span', 0) in it
True
>>>
>>> d['span'] = 1  # 修改字典d并不影响字典视图it
>>> ('span', 0) in it
False
>>> d['span'] = 0   
>>> ('span', 0) in it
True
>>>
>>> l = list(d.items())  # 使用list方法将字典视图转换为列表
>>> l
[('title', 'Python Web Site'), ('url', 'http://www.python.org'), ('span', 0)]
>>>
  • keys

方法keys返回一个字典视图，其中包含指定字典中的键。

>>> 
>>> d = {'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0}
>>> d.keys() 
dict_keys(['title', 'url', 'span'])
>>>
  • values

方法values返回一个由字典中的值组成的字典视图。不同于方法keys，方法values返回的视图可能包含重复的值。

>>> 
>>> d = {}
>>> d[1] = 1
>>> d[2] = 2 
>>> d[3] = 3 
>>> d[4] = 1 
>>> d
{1: 1, 2: 2, 3: 3, 4: 1}
>>> d.values()
dict_values([1, 2, 3, 1])
>>>
  • pop

方法pop可用于获取与指定键关联的的值，并将该键值对从字典中删除。

>>> 
>>> d = {'x': 1, 'y': 2, 'z': 3}
>>> d.pop('x')
1
>>> d
{'y': 2, 'z': 3}
>>>
  • popitem

方法popitem类似于list.pop，但list.pop弹出列表的最后一个元素，而popitem随机弹出一个字典项(因为字典项的顺序是不确定的，所有没有'最后一个元素'的概念)，因此字典也没有类似列表中append的方法，无意义。

这个方法可以高效的逐个删除并处理所有字典项，因为这样无需先获取字典列表。

>>>
>>> d = {'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0}
>>> d.popitem()
('span', 0)
>>> d
{'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org'}
>>>
  • setdefault

方法setdefault有点像get，有键时获取值，但是无键时可以添加键值对

>>> 
>>> d = {'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0}
>>> d.setdefault('title')
'Python Web Site'
>>> d
{'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0}
>>> d.setdefault('name', 'N/A') # setdefault指定的值不存在时，返回指定值并更新字典；如果没有指定，同get一样返回None
'N/A'
>>> d
{'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0, 'name': 'N/A'}
>>> d.setdefault('type', 'Python') 
'Python'
>>> d
{'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'span': 0, 'name': 'N/A', 'type': 'Python'}
>>>
  • update

方法update使用一个字典中的项来更新另一个字典，如果没有就添加，如果有就更新。

>>> 
>>> d = {'title': 'Python Web Site', 'url': 'http://www.python.org', 'spam': 0} 
>>> x = {'title': 'Python Language Website'}
>>> d.update(x) # 这里要理解下，是对字典d调用update方法，所以因该是使用字典x去更新字典d的内容，而不是改变字典x的内容
>>> d
{'title': 'Python Language Website', 'url': 'http://www.python.org', 'spam': 0}
>>>

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