Python基本类型详解与应用场景（5）--字典

背景

对于很多 Python 初学者来说，搞懂我们每个数据的结构与作用是一件非常困难的事。

因此了解我们程序中各个基本类型的结构，表现方式，使用方法与应用是一件非常有必要的事。本文致力通过简单明了的语言来阐述基本类型字典的相关信息

介绍

字典（Dictionary）是一种无序的数据结构，用于存储键值对（key-value pairs）的集合。每个键（key）都是唯一的，而对应的值（value）可以重复。字典的特点是使用键来访问值，而不是使用索引。可以将字典看作是一本电话簿，其中每个人的名字对应一个电话号码，名字就是键，电话号码就是值。在 python 中我们通常用列表的英文dict来表示字典

字典的表现形式

字典的表现形式是一对花括号（{}）括起来的键值对，每个键值对由冒号分隔，每个键值对之间用逗号分隔。字典的键（key）必须是不可变类型，如字符串、数字、元组等，而值（value）可以是任意类型，如字符串、数字、列表、元组、甚至是另一个字典等。如下方代码所示：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}

在这个字典中，‘apple’、'banana’和’orange’是键，而2、3和4是相应的值。可以通过以下方式访问字典中的值：

print(my_dict['apple'])  # 输出2

可以通过以下方式修改字典中的值或添加新的键值对：

my_dict['pear'] = 5  # 添加一个新的键值对
my_dict['banana'] = 6  # 修改键为'banana'的值为6

可以使用以下方式删除字典中的键值对：

del my_dict['orange']  # 删除键为'orange'的键值对

字典的作用

1. 存储键值对：字典可以存储任意数量的键值对，这些键值对可以是不同类型的数据，如字符串、数字、列表、元组、甚至是另一个字典等。这使得字典成为存储和组织数据的一种非常方便的方式。

2. 快速访问：与列表或元组不同，字典中的元素是无序的，但是可以通过键（key）快速访问相应的值（value）。这使得字典成为一个非常快速和高效的数据结构，适用于需要快速查找和访问数据的应用场景。

3. 适用于各种应用场景：字典在各种应用场景中都得到了广泛的应用。例如，可以使用字典来存储配置文件、记录用户信息、存储数据等等。

4. 支持动态修改：字典是可变的，这意味着可以动态添加、删除和修改键值对。这使得字典成为一种非常灵活的数据结构，可以在运行时动态地改变字典的内容，以适应各种应用场景的需要。

访问字典值

访问字典里面的内容可以使用字典的键（key）来获取相应的值（value）。有以下两种常用的方法：

使用中括号（[]）来获取值：
可以通过在中括号中指定键来获取相应的值。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
print(my_dict['apple'])  # 输出2

通过指定键’apple’来获取相应的值2。

如果尝试访问一个不存在的键，则会引发KeyError异常。例如：

print(my_dict['pear'])  # 抛出KeyError异常

使用get()方法来获取值：
可以使用get()方法来获取相应的值，如果指定的键不存在，则返回None或者指定的默认值。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
print(my_dict.get('apple'))  # 输出2
print(my_dict.get('pear'))  # 输出None
print(my_dict.get('pear', 0))  # 输出0

通过get()方法指定键来获取相应的值，如果指定的键不存在，则返回None；可以在get()方法中传入第二个参数来指定默认值，这里指定默认值为0。

总之，访问字典里面的内容可以使用字典的键来获取相应的值，可以使用中括号（[]）或者get()方法来实现。

使用

往字典中新增元素

直接赋值

可以通过直接赋值的方式向字典中添加新的键值对。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
my_dict['pear'] = 5
print(my_dict)

通过直接给字典的键’pear’赋值来添加新的键值对，输出结果为：

{'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4, 'pear': 5}

使用update()方法

可以使用update()方法向字典中添加新的键值对，update()方法接受一个字典作为参数，将其合并到原始字典中。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
new_dict = {'pear': 5, 'kiwi': 6}
my_dict.update(new_dict)
print(my_dict)

通过update()方法将新的字典new_dict合并到原始字典my_dict中，输出结果为：

{'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4, 'pear': 5, 'kiwi': 6}

删除字典中的值

使用del关键字

使用del关键字来删除字典中的键值对：

del my_dict[key]

其中，my_dict是要删除键值对的字典，key是要删除的键。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
del my_dict['banana']
print(my_dict)

使用del关键字删除字典中的键’banana’及其对应的值，输出结果为：

{'apple': 2, 'orange': 4}

使用pop()方法

使用pop()方法删除字典中的键值对，语法为：

my_dict.pop(key[, default])

其中，my_dict是要删除键值对的字典，key是要删除的键，default是可选的默认值，如果键不存在则返回默认值。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
my_dict.pop('banana')
print(my_dict)

使用pop()方法删除字典中的键’banana’及其对应的值，输出结果为：

{'apple': 2, 'orange': 4}

使用popitem()方法

使用popitem()方法随机删除字典中的一个键值对，语法为：

my_dict.popitem()

其中，my_dict是要删除键值对的字典。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
my_dict.popitem()
print(my_dict)

使用popitem()方法随机删除字典中的一个键值对，输出结果为：

{'apple': 2, 'banana': 3}

字典推导式

和列表推导式类似，Python中也支持字典推导式，可以快速创建字典。例如：

my_dict = {i: i * i for i in range(1, 6)}
print(my_dict)

在这个例子中，我们使用字典推导式创建了一个键为1到5，值为对应平方的字典，输出结果为：

{1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

获取字典所有的键

keys()方法
使用keys()方法可以获取字典中所有的键，返回一个包含所有键的视图对象，可以使用list()方法将其转换为列表。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
keys = my_dict.keys()
print(keys)
print(list(keys))

上面例子中，我们使用keys()方法获取字典my_dict中的所有键，输出结果为：

dict_keys(['apple', 'banana', 'orange'])
['apple', 'banana', 'orange']

获取字典所有值

values()方法
使用values()方法可以获取字典中所有的值，返回一个包含所有值的视图对象，并且可以使用list()方法将其转换为列表。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
values = my_dict.values()
print(values)
print(list(values))

上面这个例子中，使用values()方法获取字典my_dict中的所有值，输出结果为：

dict_values([2, 3, 4])
[2, 3, 4]

获取字典所有键值对

items()方法
使用items()方法获取字典中所有的键值对，返回一个包含所有键值对的视图对象，可以使用list()方法将其转换为列表。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
items = my_dict.items()
print(items)
print(list(items))

使用items()方法获取字典my_dict中的所有键值对，输出结果为：

dict_items([('apple', 2), ('banana', 3), ('orange', 4)])
[('apple', 2), ('banana', 3), ('orange', 4)]

清空字典

clear()方法
可以使用clear()方法清空字典中的所有键值对，返回一个空的字典。例如：

my_dict = {'apple': 2, 'banana': 3, 'orange': 4}
my_dict.clear()
print(my_dict)

在这个例子中，使用clear()方法清空字典my_dict中的所有键值对，输出结果为：

{}

深拷贝与浅拷贝

字典和列表一样也有深拷贝和浅拷贝的问题
浅拷贝
当使用字典的浅拷贝方法copy()时，实际上是创建了一个新的字典对象，但是该字典中的元素仍然是原字典中元素的引用。也就是说，新字典和原字典共享元素对象。

例如：

my_dict = {'a': [1, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
new_dict = my_dict.copy()
my_dict['a'][0] = 100
print(my_dict)   # {'a': [100, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
print(new_dict)  # {'a': [100, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}

在这个例子中，首先创建了一个包含两个键值对的字典my_dict，然后使用copy()方法创建了一个新的字典new_dict。接着将my_dict中的第一个元素中的第一个值改为100，发现new_dict中的第一个元素也发生了相应的改变。这是因为new_dict中的元素与my_dict中的元素引用的是同一个对象。

深拷贝
深拷贝会递归地将字典中的所有元素都复制一遍，从而创建一个全新的字典对象。可以使用copy模块中的deepcopy()方法来进行深拷贝。

例如：

my_dict = {'a': [1, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
new_dict = copy.deepcopy(my_dict)
my_dict['a'][0] = 100
print(my_dict)   # {'a': [100, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}
print(new_dict)  # {'a': [1, 2, 3], 'b': [4, 5, 6]}

在这个例子中，使用copy模块中的deepcopy()方法创建了一个新的字典对象new_dict，将my_dict中的元素复制了一遍。接着将my_dict中的第一个元素中的第一个值改为100，发现new_dict中的第一个元素并没有发生任何改变，这是因为new_dict中的元素是全新的对象。