8.python字典

文章目录

• • • Python 字典 (Dictionary) 深度总结
    • • 1. 字典的基本概念
      • 2. 访问字典中的值
      • 3. 修改字典
      • 4. 遍历字典
      • 5. 字典的内置函数和方法
      • 6. 字典的高级用法
      • • 6.1 字典推导式 (Dictionary Comprehensions)
        • 6.2 字典的浅拷贝与深拷贝
        • 6.3 字典的合并
        • 6.4 字典的默认值
        • 6.5 字典的排序
      • 7. 字典的常见应用场景
      • 8. 字典的性能优化
      • 9. 字典的国际化和本地化
    • 总结

Python 字典 (Dictionary) 深度总结

字典是 Python 中一种非常灵活且强大的数据结构，它允许你存储键值对（key-value pairs），并且可以快速地根据键查找对应的值。字典是可变的（mutable），意味着你可以在创建后修改、添加或删除其中的键值对。

1. 字典的基本概念

• 键值对：字典中的每个元素都是一个键值对，格式为 key: value，键和值之间用冒号 : 分隔。
• 键的唯一性：字典中的键必须是唯一的，如果重复了，后面的键值对会覆盖前面的同名键。
• 值的多样性：字典中的值可以是任意类型的 Python 对象，包括数字、字符串、列表、元组、其他字典等。
• 键的不可变性：字典的键必须是不可变类型，如字符串、数字或元组（但元组内部不能包含可变对象）。列表和其他可变类型不能作为键。

# 创建字典
tinydict = {'Name': 'Zara', 'Age': 7, 'Class': 'First'}

# 键值对的格式
d = {key1: value1, key2: value2}

2. 访问字典中的值

• 通过键访问：使用方括号 [] 和键来访问字典中的值。如果键不存在，会抛出 KeyError 异常。
• 使用 get() 方法：get() 方法允许你安全地访问字典中的值，并且可以指定默认值，避免抛出异常。

# 通过键访问
print(tinydict['Name'])  # 输出: Zara

# 使用 get() 方法
print(tinydict.get('Name'))  # 输出: Zara
print(tinydict.get('Alice', 'Not Found'))  # 输出: Not Found

3. 修改字典

• 更新现有键值对：直接通过键赋值来更新字典中已有的键值对。
• 添加新键值对：通过键赋值来添加新的键值对。
• 删除键值对：
  • del 语句：删除指定的键值对。
  • pop() 方法：删除并返回指定键的值。
  • popitem() 方法：随机删除并返回一个键值对（Python 3.7 及以上版本按插入顺序删除最后一个键值对）。
  • clear() 方法：清空整个字典。

# 更新和添加键值对
tinydict['Age'] = 8  # 更新
tinydict['School'] = "RUNOOB"  # 添加

print(tinydict)  # 输出: {'Name': 'Zara', 'Age': 8, 'Class': 'First', 'School': 'RUNOOB'}

# 删除键值对
del tinydict['Name']
print(tinydict)  # 输出: {'Age': 8, 'Class': 'First', 'School': 'RUNOOB'}

popped_value = tinydict.pop('Class')
print(popped_value)  # 输出: First
print(tinydict)  # 输出: {'Age': 8, 'School': 'RUNOOB'}

popped_item = tinydict.popitem()
print(popped_item)  # 输出: ('School', 'RUNOOB')
print(tinydict)  # 输出: {'Age': 8}

tinydict.clear()
print(tinydict)  # 输出: {}

4. 遍历字典

• 遍历键：使用 keys() 方法或直接遍历字典。
• 遍历值：使用 values() 方法。
• 遍历键值对：使用 items() 方法。

# 遍历键
for key in tinydict:
    print(key)

# 或者使用 keys() 方法
for key in tinydict.keys():
    print(key)

# 遍历值
for value in tinydict.values():
    print(value)

# 遍历键值对
for key, value in tinydict.items():
    print(f"{key}: {value}")

5. 字典的内置函数和方法

6. 字典的高级用法

6.1 字典推导式 (Dictionary Comprehensions)

字典推导式是一种简洁的方式来创建字典。它允许你在一行代码中生成复杂的字典。

# 基本字典推导式
squares = {x: x**2 for x in range(6)}
print(squares)  # 输出: {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

# 带条件的字典推导式
even_squares = {x: x**2 for x in range(6) if x % 2 == 0}
print(even_squares)  # 输出: {0: 0, 2: 4, 4: 16}

# 嵌套字典推导式
matrix = [
    [1, 2, 3],
    [4, 5, 6],
    [7, 8, 9]
]

flattened = {f"row{i}_col{j}": matrix[i][j] for i in range(len(matrix)) for j in range(len(matrix[i]))}
print(flattened)
# 输出: {'row0_col0': 1, 'row0_col1': 2, 'row0_col2': 3, 'row1_col0': 4, 'row1_col1': 5, 'row1_col2': 6, 'row2_col0': 7, 'row2_col1': 8, 'row2_col2': 9}

6.2 字典的浅拷贝与深拷贝

• 浅拷贝：只复制字典的第一层键值对，对于嵌套的字典，内部的字典仍然是引用。
• 深拷贝：递归地复制整个字典及其嵌套的子字典。

import copy

# 浅拷贝
original = {'a': 1, 'b': {'c': 2}}
shallow_copy = original.copy()

original['b']['c'] = 3
print(original)          # 输出: {'a': 1, 'b': {'c': 3}}
print(shallow_copy)      # 输出: {'a': 1, 'b': {'c': 3}}

# 深拷贝
deep_copy = copy.deepcopy(original)
original['b']['c'] = 4
print(original)          # 输出: {'a': 1, 'b': {'c': 4}}
print(deep_copy)         # 输出: {'a': 1, 'b': {'c': 3}}

6.3 字典的合并

在 Python 3.9 及以上版本中，你可以使用 | 运算符来合并两个字典。对于重复的键，后面的字典中的值会覆盖前面的字典中的值。

dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'b': 3, 'c': 4}

merged_dict = dict1 | dict2
print(merged_dict)  # 输出: {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

# 也可以使用 update() 方法
dict1.update(dict2)
print(dict1)  # 输出: {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

6.4 字典的默认值

collections.defaultdict 是 collections 模块中的一个类，它允许你为字典的键设置默认值。当你访问一个不存在的键时，defaultdict 会自动创建该键，并赋予默认值。

from collections import defaultdict

# 创建一个 defaultdict，键的默认值为 0
counts = defaultdict(int)

words = ['apple', 'banana', 'apple', 'orange', 'banana', 'apple']
for word in words:
    counts[word] += 1

print(counts)  # 输出: defaultdict(<class 'int'>, {'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})

6.5 字典的排序

你可以使用 sorted() 函数结合 lambda 表达式来对字典进行排序。你可以根据键或值进行排序。

# 根据键排序
d = {'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1}
sorted_by_key = dict(sorted(d.items()))
print(sorted_by_key)  # 输出: {'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1}

# 根据值排序
sorted_by_value = dict(sorted(d.items(), key=lambda item: item[1]))
print(sorted_by_value)  # 输出: {'orange': 1, 'banana': 2, 'apple': 3}

7. 字典的常见应用场景

• 配置文件：字典非常适合用于存储配置信息，键可以是配置项的名称，值可以是配置项的值。
• 映射关系：字典可以用于存储映射关系，例如用户 ID 到用户名的映射、国家代码到国家名称的映射等。
• 缓存：字典可以用作简单的缓存，将计算结果存储在字典中，以便后续快速访问。
• 计数器：collections.Counter 是基于字典的计数器类，适合用于统计元素出现的次数。

from collections import Counter

words = ['apple', 'banana', 'apple', 'orange', 'banana', 'apple']
counter = Counter(words)
print(counter)  # 输出: Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})

8. 字典的性能优化

• 使用 dict.setdefault()：如果你需要频繁检查字典中是否存在某个键并设置默认值，使用 setdefault() 可以简化代码并提高效率。
• 使用 collections.defaultdict：对于需要频繁处理缺失键的情况，defaultdict 可以避免每次都检查键是否存在，从而提高性能。
• 避免频繁的 dict.copy()：如果你只需要部分复制字典，考虑使用字典推导式或 dict.update() 来构建新的字典，而不是使用 copy()。

9. 字典的国际化和本地化

虽然字典本身没有直接涉及国际化和本地化的功能，但在处理多语言数据时，你可以结合 gettext 模块来实现字典内容的翻译。

import gettext

# 加载翻译文件
translator = gettext.translation('messages', localedir='locales', languages=['fr'])
_ = translator.gettext

translations = {'apple': 'pomme', 'banana': 'banane', 'orange': 'orange'}

translated_dict = {k: _(v) for k, v in translations.items()}
print(translated_dict)  # 输出: {'apple': 'pomme', 'banana': 'banane', 'orange': 'orange'}

总结

通过上述详细的解释，我们全面介绍了 Python 字典的基本概念、访问方式、修改操作、内置函数和方法、高级用法以及性能优化技巧。字典是 Python 中非常强大且灵活的数据结构，掌握这些知识可以帮助你在编写代码时更加高效地处理和操作数据。

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