Python内置数据结构之字典dict

1. 字典

字典是Python中唯一的内置映射类型，其中的值不按顺序排列，而是存储在键下。键可能是数（整数索引）、字符串或元组。字典（日常生活中的字典和Python字典）旨在让你能够轻松地找到特定的单词（键），以获悉其定义（值）。

字典用{}括起开。

在很多情况下，使用字典都比使用列表更合适。下面是Python字典的一些用途：

表示棋盘的状态，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。

1.1 函数 dict

可使用函数dict从其他映射（如其他字典）或键-值对序列创建字典。函数dict实际上是一个类，也是一个工厂函数，目前，这种差别不重要。

这可能是函数dict最常见的用法，但也可使用一个映射实参来调用它，这将创建一个字典，其中包含指定映射中的所有项。像函数list、 tuple和str一样，如果调用这个函数时没有提供任何实参，将返回一个空字典。从映射创建字典时，如果该映射也是字典（毕竟字典是Python中唯一的内置映射类型），可不使用函数dict，而是使用字典方法copy。

>>> items = [('name', 'Alex'), ('age', 22)]
>>> d = dict(items)
>>> d
{'name': 'Alex', 'age': 22}
>>> d['name']
'Alex'
>>>

还可使用关键字实参来调用这个函数，如下所示：

>>> d = dict(name='alex', age=22)
>>> d
{'name': 'alex', 'age': 22}
>>>

1.2 创建和使用字典

字典以类似于下面的方式表示：

phonebook = {'Alice': '2341', 'Beth': '9102', 'Cecil': '3258'}

字典由键及其相应的值组成，这种键-值对称为项（item）。在前面的示例中，键为名字，而值为电话号码。每个键与其值之间都用冒号（:）分隔，项之间用逗号分隔，而整个字典放在花括号内。空字典（没有任何项）用两个花括号表示，类似于下面这样： {}。

注意：在字典（以及其他映射类型）中，键必须是独一无二的，而字典中的值无需如此。

基本的字典操作

a. 字典的基本行为在很多方面都类似于序列。

i.  len(d)返回字典d包含的项（键-值对）数。

ii.  d[k]返回与键k相关联的值。

iii.  d[k] = v将值v关联到键k。

iv.  del d[k]删除键为k的项。

v.   k in d检查字典d是否包含键为k的项。

b. 字典和列表一些重要的不同之处

i. 键的类型：字典中的键可以是整数，但并非必须是整数。字典中的键可以是任何不可变的类型，如浮点数（实数）、字符串或元组。

ii. 自动添加：即便是字典中原本没有的键，也可以给它赋值，这将在字典中创建一个新项。然而，如果不使用append或其他类似的方法，就不能给列表中没有的元素赋值。

iii. 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。这看似不太一致，但你习惯后就会觉得相当自然。毕竟如果字典包含指定的键，检查相应的值就很容易。

提示：相比于检查列表是否包含指定的值，检查字典是否包含指定的键的效率更高。数据结构越大，效率差距就越大。

1.3 字典的常用操作

info = {
    'stu101': "TengLan Wu",
    'stu102': "longZe Luola",
    'stu103': "XiaoZe Maliya"
}

# print(info["stu101"])

# add
print(info)
info["stu101"] = "武藤兰"  # 修改
info["stu104"] = "Cangjingkong"  # 不存在，创建
print(info)
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
{'stu101': '武藤兰', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya', 'stu104': 'Cangjingkong'}

# del
print(info)
info.pop("stu101")  # 如果不指定，随机删
# del info["stu101"]
# info.popitem()        # 随机删
print(info)
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
{'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}

# find
print(info)
print(info.get("stu104"))
# Determine whether the dictionary has data
print('stu104' in info)  # info.has_key("103")  in py2.x
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
None
False

# 分别打印values  keys
print(info)
print(info.values())
print(info.keys())
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
dict_values(['TengLan Wu', 'longZe Luola', 'XiaoZe Maliya'])
dict_keys(['stu101', 'stu102', 'stu103'])

# setdefault  在字典中取值，取到，将stu103返回，取不到stu106，创建
print(info)
print(info.setdefault("stu103", "Alex"))
print(info)
print(info.setdefault("stu106", "Alex"))
print(info)
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
XiaoZe Maliya
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
Alex
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya', 'stu106': 'Alex'}

# update 字典合并，原有且更改的，更新；原没有的，增加
print(info)
print(info)
b = {
    "stu101": "Daqiao",
    1: 3,
    2: 4
}
info.update(b)
print(info)
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
{'stu101': 'Daqiao', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya', 1: 3, 2: 4}

# items 将字典转化成列表
print(info)
print(info.items())
——>
{'stu101': 'TengLan Wu', 'stu102': 'longZe Luola', 'stu103': 'XiaoZe Maliya'}
dict_items([('stu101', 'TengLan Wu'), ('stu102', 'longZe Luola'), ('stu103', 'XiaoZe Maliya')])

# 高效 通过索引，直接取出info
print(info)
for i in info:
    print(i, info[i])
print("----------")
# 低效  将字典转成列表（数据量很大时，转很长时间，机器奔溃）   列表中每一个元素都是一个小元组
for k, v in info.items():
    print(k, v)

# fromkeys   [1, {"name": "alex"}, 444] 共用一个地址空间，类似浅copy
c = dict.fromkeys([6, 7, 8], "test")
c2 = dict.fromkeys([6, 7, 8], [1, {"name": "alex"}, 444])
print(c)
print(c2)
c2[7][1]['name'] = "jack"
print(c2)
——>
{6: 'test', 7: 'test', 8: 'test'}
{6: [1, {'name': 'alex'}, 444], 7: [1, {'name': 'alex'}, 444], 8: [1, {'name': 'alex'}, 444]}
{6: [1, {'name': 'jack'}, 444], 7: [1, {'name': 'jack'}, 444], 8: [1, {'name': 'jack'}, 444]}

# 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）。
>>> x = {'username': 'admin', 'machines': ['foo', 'bar', 'baz']}
>>> y = x.copy()
>>> y['username'] = 'mlh'
>>> y['machines'].remove('bar')
>>> y
{'username': 'mlh', 'machines': ['foo', 'baz']}
>>> x
{'username': 'admin', 'machines': ['foo', 'baz']}
当替换副本中的值时，原件不受影响。然而，如果修改副本中的值（就地修改而不是替换） ，原件也将发生变化，因为原件指向的也是被修改的值（如这个示例中的'machines'列表所示）。

# deepcopy
为避免这种问题，一种办法是执行深复制，即同时复制值及其包含的所有值，等等。为此，可使用模块copy中的函数deepcopy。
>>> from copy import deepcopy
>>> d = {}
>>> d['names'] = ['Alfred', 'Bertrand']
>>> c = d.copy()
>>> dc = deepcopy(d)
>>> d['names'].append('Clive')
>>> c
{'names': ['Alfred', 'Bertrand', 'Clive']}
>>> dc
{'names': ['Alfred', 'Bertrand']} 

字典方法示例

# 一个使用get()的简单数据库
# 一个将人名用作键的字典。每个人都用一个字典表示，
# 字典包含键'phone'和'addr'，它们分别与电话号码和地址相关联
people = {
    'Alice': {
        'phone': '',
        'addr': 'Foo drive 23'
        },
    'Beth': {
        'phone': '',
        'addr': 'Bar street 42'
        },
       'Cecil': {
        'phone': '',
        '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')
print("{}'s {} is {}.".format(name, label, result))

执行结果：
Name: jj
Phone number (p) or address (a)? a
jj's address is not available.