20. Python的字典嵌套

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嵌套 (Nesting）

嵌套是我们迄今为止最强大的概念之一。 嵌套涉及将列表或字典放在另一个列表或字典中。 通过嵌套，可以在程序中建模信息的能力大大扩展。

字典嵌套：我们在这里看两个例子，一个是字典中的列表，另一个是字典中的字典。

字典中的列表 (Lists in a dictionary）

字典连接两条信息。 这两条信息可以是Python中的任何类型的数据结构。

我们使用字符串作为键，但将列表作为值。

第一个例子涉及存储一些人最喜欢的数字。 key由人名组成，值是每个人最喜欢的数字列表。 在第一个例子中，我们将逐个访问每个人的列表。

# This program stores people's favorite numbers, and displays them.
favorite_numbers = {'eric': [3, 11, 19, 23, 42],
                    'ever': [2, 4, 5],
                    'willie': [5, 35, 120],
                    }

# Display each person's favorite numbers.
print("Eric's favorite numbers are:")
print(favorite_numbers['eric'])

print("\nEver's favorite numbers are:")
print(favorite_numbers['ever'])

print("\nWillie's favorite numbers are:")
print(favorite_numbers['willie'])

Eric's favorite numbers are:
[3, 11, 19, 23, 42]

Ever's favorite numbers are:
[2, 4, 5]

Willie's favorite numbers are:
[5, 35, 120]

让我们使用for循环来遍历字典中的键：

# This program stores people's favorite numbers, and displays them.
favorite_numbers = {'eric': [3, 11, 19, 23, 42],
                    'ever': [2, 4, 5],
                    'willie': [5, 35, 120],
                    }

# Display each person's favorite numbers.
for name in favorite_numbers:
    print("\n%s's favorite numbers are:" % name.title())
    print(favorite_numbers[name])      

Eric's favorite numbers are:
[3, 11, 19, 23, 42]

Ever's favorite numbers are:
[2, 4, 5]

Willie's favorite numbers are:
[5, 35, 120]

下面我们使用for循环分别打印喜欢的数字，但不使用列表。

# This program stores people's favorite numbers, and displays them.
favorite_numbers = {'eric': [3, 11, 19, 23, 42],
                    'ever': [2, 4, 5],
                    'willie': [5, 35, 120],
                    }

# Display each person's favorite numbers.
for name in favorite_numbers:
    print("\n%s's favorite numbers are:" % name.title())
    # Each value is itself a list, so we need another for loop
    #  to work with the list.
    for favorite_number in favorite_numbers[name]:
        print(favorite_number)        

Eric's favorite numbers are:
3
11
19
23
42

Ever's favorite numbers are:
2
4
5

Willie's favorite numbers are:
5
35
120

在for循环中，可以将列表存储在一个新变量中，并使用它来定义你的for循环：

# This program stores people's favorite numbers, and displays them.
favorite_numbers = {'eric': [3, 11, 19, 23, 42],
                    'ever': [2, 4, 5],
                    'willie': [5, 35, 120],
                    }

# Display each person's favorite numbers.
for name in favorite_numbers:
    print("\n%s's favorite numbers are:" % name.title())
    
    # Each value is itself a list, so let's put that list in a variable.
    current_favorite_numbers = favorite_numbers[name]
    for favorite_number in current_favorite_numbers:
        print(favorite_number)        

Eric's favorite numbers are:
3
11
19
23
42

Ever's favorite numbers are:
2
4
5

Willie's favorite numbers are:
5
35
120

字典中的字典 （Dictionaries in a dictionary）

现在要介绍的最强大的嵌套概念是在字典中嵌套字典。

创建嵌套字典

嵌套字典的创建方法与普通字典的创建方法相同。 唯一的区别是每个值都是另一个字典。

dict()构造函数

要创建嵌套字典，只需将字典的键值对作为关键字参数传递给dict()构造函数。

Example: 创建带有关键字参数的嵌套字典

D = dict(emp1 = {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
         emp2 = {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
         emp3 = {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'})
print(D)

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}, 'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

可以将dict()函数与zip()函数一起使用，以组合在运行时动态获取的键和值的单独列表。

Example: Create a nested dictionary with list of zipped keys/values

IDs = ['emp1','emp2','emp3']

EmpInfo = [{'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
           {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
           {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}]

D = dict(zip(IDs, EmpInfo))
print(D)

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}, 'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

经常需要创建一个字典，其中每个键都有默认值。 fromkeys()方法提供了一种方法。

Example: 使用默认值初始化嵌套字典

IDs = ['emp1','emp2','emp3']
Defaults = {'name': '', 'job': ''}

D = dict.fromkeys(IDs, Defaults)
print(D)

{'emp1': {'name': '', 'job': ''}, 'emp2': {'name': '', 'job': ''}, 'emp3': {'name': '', 'job': ''}}

访问嵌套字典元素

可以通过在多个方括号中指定键来访问嵌套字典中的单个元素。

Example: Print the name of ’emp1′ and the job of ’emp2′

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

print(D['emp1']['name'])    # Bob
print(D['emp2']['job'])     # Dev

Bob
Dev

如果嵌套字典中没有某个键，则会引发异常。

Example: Trying to print salary of employee ’emp1′

# KeyError: 'salary'
print(D['emp1']['salary'])

---------------------------------------------------------------------------

KeyError                                  Traceback (most recent call last)

 in 
      1 # KeyError: 'salary'
----> 2 print(D['emp1']['salary'])


KeyError: 'salary'

为避免此类异常，可以使用特殊的字典get()方法。

如果key在字典中，则此方法返回key的值，否则返回None，因此该方法永远不会引发KeyError。

Example: Access nested dictionary with get() method

# key present
print(D['emp1'].get('name')) 	# Bob

Bob

# key absent
print(D['emp1'].get('salary'))   #None

None

更改嵌套词典元素

要更改嵌套字典中特定元素的值，可通过指定相应的键。

Example: Change ’emp3′ record

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

D['emp3']['name'] = 'Max'
D['emp3']['job'] = 'Janitor'

print(D['emp3'])    # {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}

{'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}

添加或更新嵌套字典元素

添加或更新嵌套字典元素很容易。 只需按其键引用该元素并赋值即可。

如果字典中已经存在该键，则其值将被新的值替换。

Example: Update ’emp3′ record

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

D['emp3'] = {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}
print(D)

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}, 'emp3': {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}}

如果键是新键，则将键及其值添加到字典中。

Example: Add new record ’emp4′ to the dictionary

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

D['emp4'] = {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}
print(D)

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}, 'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}, 'emp4': {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}}

合并两个嵌套字典

使用内置的update()方法将一个嵌套字典的键和值合并到另一个字典中。

如果发生冲突，此方法会覆盖同一键的值。

Example: Merge dictionary ‘D2’ into ‘D1’

D1 = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
      'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

D2 = {'emp2': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'},
      'emp3': {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}}

D1.update(D2)
print(D1)

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}, 'emp3': {'name': 'Max', 'job': 'Janitor'}}

在将“ emp3”添加到字典的同时，“ emp2”也被更新。

删除嵌套字典元素

通过键删除项目

如果知道所需元素的键，则可以使用pop()方法。 它删除键并返回其值。

Example: Remove key ’emp3′ and return its value

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

x = D.pop('emp3')
print(D)    # {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
            #  'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

# removed value
print(x)    # {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}

{'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}

如果不需要删除的值，可使用del语句。

示例：删除键“emp3”

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

del D['emp3']

print(D)    # {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
            #  'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}
    

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

删除最后插入的元素

popitem()方法删除并最后插入的元素作为元组返回。

Example: 删除最后插入的元素

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

x = D.popitem()
print(D)    # {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
            #  'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

{'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'}, 'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'}}

# removed pair
print(x)    # ('emp3', {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'})

('emp3', {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'})

在3.7之前的版本中，popitem()会删除一个随机元素。

遍历嵌套字典

可以使用嵌套的for循环遍历嵌套字典中的所有值。

Example: 遍历嵌套字典中的值

D = {'emp1': {'name': 'Bob', 'job': 'Mgr'},
     'emp2': {'name': 'Kim', 'job': 'Dev'},
     'emp3': {'name': 'Sam', 'job': 'Dev'}}

for id, info in D.items():
    print("\nEmployee ID:", id)
    for key in info:
        print(key + ':', info[key])        

Employee ID: emp1
name: Bob
job: Mgr

Employee ID: emp2
name: Kim
job: Dev

Employee ID: emp3
name: Sam
job: Dev