Python字典

字典是“键值对”的无序可变序列，字典中的每个元素都是一个“键值对”，包含：“键对象”和“值对象”。可以通过“键对象”实现快速获取、删除、更新对应的“值对象”。

一个典型的字典的定义方式：

a = {'name':'gaoqi', 'age':18, 'job':'programmer'}

列表中我们通过“下标数字”找到对应的对象。字典中通过“键对象”找到对应的“值对象”。

1. “键”是任意的不可变数据，比如：整数、浮点数、字符串、元组。
2. 但是：列表、字典、集合这些可变对象，不能作为“键”。
3. 并且“键”不可重复。
4. “值”可以是任意的数据，并且可重复。

一、字典的创建

1. 我们可以通过{}、dict()来创建字典对象。

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   b = dict(name='gaoqi',age=18,job='programmer')
   a = dict([("name","gaoqi"),("age",18)])
   c = {} #空的字典对象
   d = dict() #空的字典对象
   

2. 通过zip()创建字典对象

   k = ['name','age','job']
   v = ['gaoqi',18,'teacher']
   d = dict(zip(k,v))
   print(d) #{'name': 'gaoqi', 'age': 18, 'job': 'techer'}
   

3. 通过fromkeys创建值为空的字典

f = dict.fromkeys(['name','age','job'])
print(f) #结果：{'name': None, 'age': None, 'job': None}

 

二、字典元素的访问

为了测试各种访问方法，我们这里设定一个字典对象：

a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}

1. 通过 [键] 获得“值”。若键不存在，则抛出异常。

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   b = a.get('name')
   c = a.get('gender','不存在')
   print(b)
   print(c)
   

2. 通过get()方法获得“值”。❤️推荐使用。优点是：指定键不存在，返回None；也可以设定指定键不存在时默认返回的对象。推荐使用get()获取“值对象”

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   b = a.get('name')
   c = a.get('gender','不存在')
   print(b)
   print(c)
   

3. 列出所有的键值对

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   b = a.items()
   print(b) #dict_items([('name', 'gaoqi'), ('age', 18), ('job', 'programmer')])
   

4. 列出所有的键，列出所有的值

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   num = len(a)
   print(num) #3
   

5. len() 键值对的个数

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   num = len(a)
   print(num) #3
   

6. 检测一个“键”是否在字典中

   a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
   print("name" in a) #True
   

三、序列解包

序列解包可以用于元组、列表、字典。序列解包可以让我们方便的对多个变量赋值。

x,y,z=(20,30,10)
(a,b,c)=(9,8,10)
[m,n,p]=[10,20,30]

 序列解包用于字典时，默认是对“键”进行操作； 如果需要对键值对操作，则需要使用items()；如果需要对“值”进行操作，则需要使用values()；

s = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'teacher'}
name,age,job=s          #默认对键进行操作
print(name)  #name
name,age,job=s.items()      #对键值对进行操作
print(name)  #('name', 'gaoqi')
name,age,job=s.values()     #对值进行操作
print(name)  #gaoqi

四、表格数据使用字典和列表存储和访问

姓名	年龄	薪资	城市
高小一	18	30000	北京
高小二	19	20000	上海
高小五	20	10000	深圳

r1 = {"name":"高小一","age":18,"salary":30000,"city":"北京"}
r2 = {"name":"高小二","age":19,"salary":20000,"city":"上海"}
r3 = {"name":"高小五","age":20,"salary":10000,"city":"深圳"}
​
tb = [r1,r2,r3]
​
#获得第二行的人的薪资
print(tb[1].get("salary"))
​
#打印表中所有的的薪资
for i in range(len(tb)):  # i -->0,1,2
  print(tb[i].get("salary"))
​
#打印表的所有数据
for i in range(len(tb)):
  print(tb[i].get("name"),tb[i].get("age"),tb[i].get("salary"),tb[i].get("city"))

五、字典核心底层原理(重要)

字典对象的核心是散列表。散列表是一个稀疏数组（总是有空白元素的数组），数组的每个单元叫做bucket。每个bucket有两部分：一个是键对象的引用，一个是值对象的引用。

由于，所有bucket结构和大小一致，我们可以通过偏移量来读取指定bucket。

六、将一个键值对放进字典的底层过程

a = {}
a["name"]="gaoqi"

假设字典a对象创建完后，数组长度为8：

我们要把”name”=”gaoqi”这个键值对放到字典对象a中，首先第一步需要计算键”name”的散列值。Python中可以通过hash()来计算。

>>> bin(hash("name"))
'-0b1010111101001110110101100100101'

由于数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量，即“101”，十进制是数字5。我们查看偏移量5，对应的bucket是否为空。如果为空，则将键值对放进去。如果不为空，则依次取右边3位作为偏移量，即“100”，十进制是数字4。再查看偏移量为4的bucket是否为空。直到找到为空的bucket将键值对放进去。流程图如下：

扩容

1. python会根据散列表的拥挤程度扩容。“扩容”指的是:创造更大的数组，将原有内容拷贝到新数组中。
2. 接近2/3时，数组就会扩容。

七、根据键查找“键值对”的底层过程

明白了，一个键值对是如何存储到数组中的，根据键对象取到值对象，理解起来就简单了。

>>> a.get("name")
'gaoqi'

当调用a.get(“name”)，就是根据键“name”查找到“键值对”，从而找到值对象“gaoqi”。

我们仍然要首先计算“name”对象的散列值：

>>> bin(hash("name"))
'-0b1010111101001110110101100100101'

 

散列值的不同位置的数字。 假设数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边3位数字作为偏移量，即101，十进制是数字5。我们查看偏移量5，对应的bucket是否为空。如果为空，则返回None。如果不为空，则将这个bucket的键对象计算对应散列值，和我们的散列值进行比较，如果相等。则将对应“值对象”返回。如果不相等，则再依次取其他几位数字，重新计算偏移量。依次取完后，仍然没有找到。则返回None。流程图如下：

用法总结：

1. 字典在内存中开销巨大，典型的空间换时间。

2. 键查询速度很快

3. 往字典里面添加新键值对可能导致扩容，导致散列表中键的次序变化。因此，不要在遍历字典的同时进行字典的修改

4. 键必须可散列

   1. 数字、字符串、元组，都是可散列的

   2. 自定义对象需要支持下面三点:(面向对象章节中再展开说)

      1. 支持hash()函数
      2. 支持通过__eq__()方法检测相等性
      3. 若a==b为真，则hash(a)==hash(b)也为真

 

八、集合

集合是无序可变，元素不能重复。实际上，集合底层是字典实现，集合的所有元素都是字典中的“键对象”，因此是不能重复的且唯一的。

8.1、集合创建和删除

1. 使用{}创建集合对象，并使用add()方法添加元素

   a = {3,5,7}
   a.add(9)  #{9, 3, 5, 7}
   

2. 使用set()，将列表、元组等可迭代对象转成集合。如果原来数据存在重复数据，则只保留一个

   a = ['a','b','c','b']
   b = set(a) #{'b', 'a', 'c'}
   

3. remove()删除指定元素；clear()清空整个集合

   a = {10,20,30,40,50}
   a.remove(20)  #{10, 50, 40,30}
   

   8.2、集合相关操作

   像数学中概念一样，Python对集合也提供了并集、交集、差集等运算。我们给出示例：

   >>> a = {1,3,'abc'}
   >>> b = {'he','it','abc'}
   >>> a|b                 #并集
   {1, 3, 'abc', 'he', 'it'}
   >>> a&b                 #交集
   {'abc'}
   >>> a-b                 #差集
   {1, 3}
   >>> a.union(b)              #并集
   {1, 3, 'abc', 'he', 'it'}
   >>> a.intersection(b)       #交集
   {'abct'}
   >>> a.difference(b)         #差集
   {1, 3}