Python 字典

Python 字典

字典（Dictionary）是 Python 中基本的一种映射类型（Mapping Type）。它们存储键值对（key-value pairs）的集合，其中每个键（key）必须是唯一的且不可变（immutable）（如字符串 string、数字 number 或只包含不可变元素的元组 tuple）。值（value）可以是任何类型，且可以重复。

字典使用花括号 {} 定义。一个空字典是 {}。字典项之间用逗号 , 分隔，键和值之间用冒号 : 分隔。

# 创建字典
empty_dict = {}
student = {
    'name': 'Zara',
    'age': 17,
    'courses': ['Math', 'Physics']
}
config = dict(host='localhost', port=8080) # Alternative using dict()

重要提示：从 Python 3.7+ 开始，标准字典会记住项目的插入顺序（insertion order）。在早期版本（3.6 及以下），字典是无序的（unordered）。

访问字典中的值

使用方括号 [] 表示法访问与键关联的值。

student = {'name': 'Zara', 'age': 17, 'class': 'First'}

print(f"Student's Name: {student['name']}")
print(f"Student's Age: {student['age']}")

输出：

Student's Name: Zara
Student's Age: 17

使用 [] 访问不存在的键将引发 KeyError（键错误）。

student = {'name': 'Zara', 'age': 17}

# This will cause an error:
# print(f"Student's Grade: {student['grade']}")

为了安全地访问键，可以使用 get() 方法，如果找不到键，该方法会返回 None（或者一个指定的默认值）。

grade = student.get('grade') # Returns None
default_grade = student.get('grade', 'N/A') # Returns 'N/A'
print(f"Grade (safe access): {grade}")
print(f"Grade (with default): {default_grade}")

更新字典

您可以使用赋值运算符 = 和方括号表示法来添加新的键值对或修改现有的键值对。

student = {'name': 'Zara', 'age': 17, 'class': 'First'}

# Update existing entry
student['age'] = 18

# Add new entry
student['school'] = "Springfield High"
student['contact'] = {'email': 'zara@example.com'} # Values can be complex

print(f"Updated Age: {student['age']}")
print(f"School: {student['school']}")
print(f"Contact Info: {student['contact']}")
print(f"Full dictionary: {student}")

输出：

Updated Age: 18
School: Springfield High
Contact Info: {'email': 'zara@example.com'}
Full dictionary: {'name': 'Zara', 'age': 18, 'class': 'First', 'school': 'Springfield High', 'contact': {'email': 'zara@example.com'}}

您还可以使用 update() 方法或合并运算符 |（Python 3.9+）来合并字典。

more_info = {'city': 'Shelbyville', 'age': 19} # Note 'age' overlaps
student.update(more_info) # Updates existing keys, adds new ones
print(f"After update(): {student}")

# Using merge operator (Python 3.9+)
extra = {'country': 'USA'}
merged_student = student | extra
print(f"After merge |: {merged_student}")

删除字典元素

您可以移除单个键值对，清空整个字典，或删除字典对象本身。

student = {'name': 'Zara', 'age': 18, 'class': 'First', 'school': 'Springfield High'}

# Remove entry with key 'class' using del
del student['class']
print(f"After del student['class']: {student}")

# Remove entry with key 'school' using pop() (returns the value)
school = student.pop('school')
print(f"Removed school: {school}")
print(f"After pop('school'): {student}")

# Remove the last inserted item (Python 3.7+)
last_item = student.popitem()
print(f"Removed last item: {last_item}")
print(f"After popitem(): {student}")

# Remove all entries from the dictionary
student.clear()
print(f"After clear(): {student}")

# Delete the dictionary object entirely
del student
# print(student) # This would now raise a NameError

输出（对于 popitem，输出可能会因插入顺序略有不同）：

After del student['class']: {'name': 'Zara', 'age': 18, 'school': 'Springfield High'}
Removed school: Springfield High
After pop('school'): {'name': 'Zara', 'age': 18}
Removed last item: ('age', 18)
After popitem(): {'name': 'Zara'}
After clear(): {}

字典键的属性

字典键有两个重要的属性：

1. 键必须是唯一的：一个字典不能有重复的键。如果为现有键分配一个值，则原始值将被覆盖。
2. 键必须是不可变的：键必须是可哈希（hashable）的类型。这包括数字（int、float）、字符串、布尔值以及只包含不可变元素的元组。列表（list）、字典或集合（set）不能用作键，因为它们是可变的（mutable）（它们的内容可以改变）。

示例（重复的键）：

dict_dup = {
    'name': 'Zara',
    'age': 7,
    'name': 'Manni' # This assignment overwrites the previous 'name'
}

print(f"dict_dup['name']: {dict_dup['name']}") # Output: Manni

示例（不可变键）：

# Valid keys
valid_keys = {
    10: 'Number',
    'user': 'Admin',
    (1, 2): 'Tuple Key',
    True: 'Boolean Key'
}
print(valid_keys)

# Invalid key (list is mutable)
# invalid_keys = {
#    ['list_key']: 'This will fail'
# }
# TypeError: unhashable type: 'list'

字典方法和操作

Python 字典支持各种内置函数和方法：

常用函数：

函数	描述
len(dict)	返回字典中的键值对（项）数量。
str(dict)	返回字典的可打印字符串表示。
type(variable)	返回变量的类型。如果是字典，返回 <class 'dict'>。

主要字典方法：

方法	描述
dict.clear()	移除字典中的所有项。
dict.copy()	返回字典的浅拷贝（shallow copy）。
dict.fromkeys(seq[, value])	创建一个新字典，以序列 seq 中的元素作为键，以 value 作为值（默认为 None）。（类方法）
dict.get(key[, default])	如果字典中存在 key，返回其对应的值，否则返回 default。如果 default 未提供，默认为 None。
dict.items()	返回一个视图对象，显示字典中键值对元组的列表。字典的变化会反映在视图中。
dict.keys()	返回一个视图对象，显示字典键的列表。字典的变化会反映在视图中。
dict.values()	返回一个视图对象，显示字典值的列表。字典的变化会反映在视图中。
dict.pop(key[, default])	移除指定键及其对应的值，并返回该值。如果找不到键，且提供了 default，则返回 default；否则引发 KeyError。
dict.popitem()	移除并返回最后插入的键值对（以元组形式）。如果字典为空，则引发 KeyError。（在 Python 3.7 之前，移除的是任意一对）。
dict.setdefault(key[, default])	如果字典中存在 key，返回其值。如果不存在，则插入 key，并将其值设置为 default（默认为 None），然后返回 default。
dict.update([other])	用 other（另一个字典或键值对的可迭代对象）中的键值对更新字典，覆盖现有键。

检查键是否存在：

检查键是否存在于字典中的首选方法是使用 in 运算符：

student = {'name': 'Zara', 'age': 18}

if 'age' in student:
    print("Age key exists.")

if 'grade' not in student:
    print("Grade key does not exist.")

注意：Python 2 中使用的 dict.has_key(key) 方法在 Python 3 中已被弃用并移除。请改用 in 运算符。

字典推导式

类似于列表推导式，您也可以简洁地创建字典：

squares = {x: x*x for x in range(1, 6)}
# squares will be: {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}
print(squares)