Python 字典 (Dictionary)使用详解_Python

字典

字典是python中最重要，最常用的数据结构之一，它提供了高效的键值对存储和查找能力。

1.基本特性

键值对集合：存储数据形式为 key: value 对
无序性：python 3.7+ 开始保持插入顺序（实现细节，应视为无序）
可变性：可以动态添加、修改、删除键值对
键的唯一性：每个键必须是唯一的
键的可哈希性：键必须是不可变类型（如字符串、数字、元组等）
高效查找：基于哈希表实现，查找时间复杂度接近 o(1)

2.创建字典

# 使用花括号（最常用）
d1 = {'name': 'alice', 'age': 25}
# 使用 dict() 构造函数
d2 = dict(name='bob', age=30)  # 键作为关键字参数
d3 = dict([('name', 'charlie'), ('age', 35)])  # 从键值对序列
# 字典推导式
d4 = {x: x**2 for x in range(5)}  # {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}
# fromkeys 方法 - 为多个键设置相同的默认值
keys = ['a', 'b', 'c']
d5 = dict.fromkeys(keys, 0)  # {'a': 0, 'b': 0, 'c': 0}
# 空字典
empty_dict = {}
empty_dict2 = dict()

3.访问元素

person = {'name': 'alice', 'age': 25, 'city': 'new york'}
# 通过键访问
print(person['name'])  # 'alice'
# 使用 get() 方法（避免keyerror）
print(person.get('age'))      # 25
print(person.get('country'))  # none
print(person.get('country', 'usa'))  # 指定默认值 'usa'
# 检查键是否存在
print('name' in person)     # true
print('country' in person)  # false
# 获取所有键、值、键值对
print(person.keys())    # dict_keys(['name', 'age', 'city'])
print(person.values())  # dict_values(['alice', 25, 'new york'])
print(person.items())   # dict_items([('name', 'alice'), ('age', 25), ('city', 'new york')])

4.修改字典

person = {'name': 'alice', 'age': 25}
# 添加/修改元素
person['city'] = 'new york'  # 添加
person['age'] = 26           # 修改
# update() 方法 - 批量更新
person.update({'age': 27, 'country': 'usa'})
# setdefault() - 如果键不存在则设置默认值
person.setdefault('gender', 'female')  # 返回 'female'
person.setdefault('name', 'bob')      # 不修改，返回 'alice'
# 合并字典 (python 3.9+)
dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'b': 3, 'c': 4}
merged = dict1 | dict2  # {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

5.删除元素

person = {'name': 'alice', 'age': 25, 'city': 'new york'}
# del 语句
del person['age']
# pop() - 删除并返回指定键的值
city = person.pop('city')  # 返回 'new york'
# popitem() - 删除并返回最后插入的键值对 (python 3.7+)
key, value = person.popitem()  # 可能是任意项（python 3.7前）
# clear() - 清空字典
person.clear()  # {}
# 注意：删除不存在的键会引发 keyerror

6.字典遍历

scores = {'alice': 85, 'bob': 92, 'charlie': 78}
# 遍历键
for name in scores:
    print(name)
for name in scores.keys():
    print(name)
# 遍历值
for score in scores.values():
    print(score)
# 遍历键值对
for name, score in scores.items():
    print(f"{name}: {score}")
# 带索引的遍历 (python 3.7+ 保持插入顺序)
for i, (name, score) in enumerate(scores.items()):
    print(f"{i+1}. {name}: {score}")

7.字典的高级特性

默认字典 (collections.defaultdict)

from collections import defaultdict
# 为不存在的键提供默认值
word_counts = defaultdict(int)  # 默认值为 int() 即 0
word_counts['apple'] += 1  # 自动初始化为0然后加1
# 复杂默认值
grouped_data = defaultdict(list)
grouped_data['fruits'].append('apple')

有序字典

from collections import ordereddict
# 保持元素插入顺序（python 3.7+ 普通字典也保持顺序）
od = ordereddict()
od['a'] = 1
od['b'] = 2
od['c'] = 3

计数器

from collections import counter
# 统计元素出现次数
words = ['apple', 'banana', 'apple', 'orange', 'banana', 'apple']
word_counts = counter(words)
print(word_counts.most_common(2))  # [('apple', 3), ('banana', 2)]

8.字典的视图对象

字典的keys()，values()，items()返回的是视图对象：

d = {'a': 1, 'b': 2}
keys = d.keys()
# 视图是动态的
d['c'] = 3
print(keys)  # dict_keys(['a', 'b', 'c'])
# 支持集合操作
d1 = {'a': 1, 'b': 2}
d2 = {'b': 3, 'c': 4}
print(d1.keys() & d2.keys())  # {'b'}
print(d1.keys() - d2.keys())  # {'a'}

9.字典与json

import json
# 字典转json
person = {'name': 'alice', 'age': 25}
json_str = json.dumps(person)  # '{"name": "alice", "age": 25}'
# json转字典
person_dict = json.loads(json_str)