15 python 数据容器-字典

在 Python 的编程世界里，字典是一种超实用的数据类型，它就像打工人的工作资料夹，能把各种不同类型的信息有条理地存起来，还能快速找到你需要的内容。对于刚开始学习编程的小伙伴来说，掌握字典的用法，能让你在处理数据时更加得心应手。

一、字典的定义

为什么叫字典，我们先看看生活种的字典长啥样

在生活种的字典里，都是一个个字，后边跟着它的含义，同样的，在python里的字典就是一个个key对应value，也称为键值对。

为什么需要到字典这种数据容器，比如说，公司里的牛马，叫张三、翠花、mary的，他们都有绩效，就需要到键值对，名字就是key，绩效就是value。

字典是一种可变容器模型，可以存储任意类型的对象。它由一个个键值对（key=>value）组成，每个键值对之间用逗号分隔，键和值之间用冒号分隔，整个字典用花括号 {} 括起来

定义一个字典：

变量名 = {key:value, key:value, key:value, ... , key:value}

定义一个空字典：

变量名 = {}

变量名 = dict()

注意：我们前面提到的集合和字典都是用大括号，提到集合不能直接使用{}的方式定义空集合，因为这个功能给字典使用了

比如，记录一位员工的基本信息：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print(employee_info)
# {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}

这里的 'name' 'age' 'position' 就是键，'小李' 25 '程序员' 就是对应的值。

需要注意的是，字典的键必须是唯一的，但值可以重复；而且键必须是不可变的数据类型，像字符串、数字、元组就可以当键，列表就不行。

创建空字典也很简单，有两种方法：

使用大括号 {} ：

empty_dict1 = {}
print(empty_dict1) 
# {}

使用内建函数 dict() ：

empty_dict2 = dict()
print(empty_dict2)  
# {}

二、访问字典里的值

想要查看员工的年龄，只要把对应的键 'age' 放到方括号里，就像在资料夹里找特定文件一样，如下所示：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print(employee_info['age'])  # 25

不过，如果用字典里没有的键去访问数据，就会报错，就像在资料夹里找一份不存在的文件，肯定找不到呀：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print(employee_info['salary'])  
# KeyError: 'salary'

运行这段代码，会看到报错信息，提示找不到 'salary' 这个键。

三、修改字典

在员工信息管理过程中，员工的信息可能会发生变化，比如小李升职了，这时候就需要修改字典里的数据。向字典添加新内容或者修改已有内容，都是通过增加或改变键值对来实现的。例如：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
employee_info['age'] = 26  # 小李过生日，年龄加1
employee_info['department'] = '技术部'  # 增加部门信息
print(employee_info)
# {'name': '小李', 'age': 26, 'position': '程序员', 'department': '技术部'}

四、删除字典元素

如果有员工离职了，就需要从字典里删除相应的信息。可以删除单一的键值对，也能清空整个字典。

删除单一元素，用 del 命令：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
del employee_info['position']  # 删除职位信息
print(employee_info)  
# {'name': '小李', 'age': 25}

清空字典，使用 clear() 方法：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
employee_info.clear()  # 清空字典
print(employee_info)
# {}

删除整个字典，也是用 del 命令：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
del employee_info  # 删除字典
print(employee_info)  
# NameError: name 'employee_info' is not defined

执行最后一行代码会报错，因为字典已经被删除，不存在了。同时，IDE里也会出现黄色警告的

五、字典键的特性

键的唯一性：字典里不允许同一个键出现两次。创建时如果同一个键被赋值两次，后一个值会覆盖前一个值。例如：同时，IDE里也会出现黄色警告的
```
employee_info = {'name': '小李', 'name': '李华'}
print(employee_info['name'])  
# 李华
```
键的不可变性：键必须是不可变的，所以可以用数字、字符串或元组充当键，但列表不行。例如：
```
employee_info = {['name']: '小李', 'age': 25}  
# TypeError: unhashable type: 'list'
```
运行这段代码会报错，因为列表是可变的，不能作为字典的键。

六、字典内置函数和方法

Python 为字典提供了很多内置函数和方法，方便我们操作字典。

6.1 内置函数

len(dict)：计算字典元素个数，也就是键的总数。比如统计员工信息字典里有多少条信息：
```
employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print(len(employee_info))  # 3
```

str(dict)：把字典转换成可以打印的字符串形式，方便查看字典内容，比如显示到界面上：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print(str(employee_info))
# {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}

6.2 内置方法

dict.clear()：删除字典内所有元素，前面已经介绍过啦。

dict.copy()：返回一个字典的浅复制。比如你想备份一份员工信息字典：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
backup_info = employee_info.copy()
print(backup_info)  
# {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}

dict.fromkeys()：创建一个新字典，用序列中的元素作为字典的键，val 为所有键对应的初始值。假设公司新来了一批员工，职位都一样，可以这样创建字典：

new_employees = ['小张', '小王', '小赵']
new_employee_dict = dict.fromkeys(new_employees, '实习生')
print(new_employee_dict)  
# {'小张': '实习生', '小王': '实习生', '小赵': '实习生'}

dict.get(key, default=None)：返回指定键的值，如果键不在字典中，就返回设置的默认值。比如查看员工的薪资，如果没有薪资信息，就返回默认值 0：
```
employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
salary = employee_info.get('salary', 0)
print(salary)  # 0
```
key in dict：判断键是否在字典里，如果在返回 True ，否则返回 False 。比如判断员工字典里有没有 'age' 这个键：
```
employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
print('age' in employee_info)  # True
```

dict.items()：以列表形式返回一个视图对象，包含字典的所有键值对。遍历员工信息字典，打印每个键值对：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
for key, value in employee_info.items():
    print(f"{key}: {value}")
# name: 小李
# age: 25
# position: 程序员

dict.keys()：返回一个视图对象，包含字典的所有键。获取员工信息字典里所有的键：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
keys = employee_info.keys()
print(keys)  
# dict_keys(['name', 'age', 'position'])

在 Python3.x 中，dict.keys() 返回的是 dict_keys 对象，如果需要转换成列表，可以使用 list(dict.keys()) 。

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
keys = employee_info.keys()
keys_list = list(keys)
print(keys)
print(keys_list)
# dict_keys(['name', 'age', 'position'])
# ['name', 'age', 'position']

dict.setdefault(key, default=None)：和 get() 类似，但如果键不存在于字典中，会添加键并将值设为默认值。比如获取员工的部门信息，如果没有部门信息，就添加并设为 '未分配' ：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
department = employee_info.setdefault('department', '未分配')
print(department)
print(employee_info)  
# 未分配
# {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员', 'department': '未分配'}

dict.update(dict2)：把另一个字典的键值对更新到当前字典里。假设又获取了一些员工的其他信息，要更新到原来的字典里：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
extra_info = {'salary': 5000, 'department': '技术部'}
employee_info.update(extra_info)
print(employee_info)  
# {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员', 'salary': 5000, 'department': '技术部'}

dict.values()：返回一个视图对象，包含字典的所有值。获取员工信息字典里所有的值：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
values = employee_info.values()
print(values)  
# dict_values(['小李', 25, '程序员'])

在 Python3.x 中，dict.values() 返回的是 dict_values 对象，如果需要转换成列表，可以使用 list(dict.values()) 。

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
values = employee_info.values()
print(values)
values_list = list(values)
print(values_list)
# dict_values(['小李', 25, '程序员'])
# ['小李', 25, '程序员']

pop(key[,default])：删除字典中指定键所对应的值，返回被删除的值。比如员工离职，删除其信息并返回职位信息：

employee_info = {'name': '小李', 'age': 25, 'position': '程序员'}
position = employee_info.pop('position')
print(position)
print(employee_info)  
# 程序员
# {'name': '小李', 'age': 25}

七、字典的其他应用场景

7.1 字典嵌套：

字典可以支持无限极嵌套。比如记录公司不同城市的办公地点及对应的部门信息：

company_offices = {
    '北京': {
        '研发部': ['朝阳区', '海淀区'],
        '市场部': ['东城区']
    },
    '上海': {
        '研发部': ['浦东新区'],
        '销售部': ['徐汇区', '闵行区']
    }
}
print(company_offices['北京']['研发部'])  
# ['朝阳区', '海淀区']

这样就能通过层层索引，获取具体的信息，比如查看北京研发部的办公地点

7.2 字典推导式：

和列表推导式类似，字典也有推导式，能更简洁地创建字典。格式是 {key:value for variable in iterable [if expression]} 。比如创建一个字典，键是 1 到 5 的数字，值是数字的平方：

square_dict = {num: num ** 2 for num in range(1, 6)}
print(square_dict)
# {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

7.3 字典实现分支需求：

在编程中，有时候需要根据不同的条件执行不同的操作，用字典可以很方便地实现。比如根据 HTTP 状态码返回不同的提示信息：

def status(code):
    status_dict = {
        400: "Bad request",
        404: "Not found"
    }
    return status_dict.get(code, "Unknown status code")
print(status(400))
print(status(404))
print(status(200))  
# Bad request
# Not found
# Unknown status code