Python3（11） 字典
在 Python 编程中，字典（Dictionary）是一种功能强大且灵活的数据结构。它以键值对（key-value pairs）的形式存储数据，允许快速查找和修改数据，广泛应用于各种编程场景。下面结合菜鸟教程内容，通过代码示例深入学习 Python3 字典知识，方便后续复习回顾。
一、字典的创建
1.1 使用花括号创建
使用花括号{}包裹键值对，键值对之间用逗号分隔，键与值之间用冒号分隔，即可创建字典。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(person)
上述代码创建了一个包含姓名、年龄和城市信息的字典，并打印输出。字典中的键必须是唯一的，值可以是任意数据类型。
1.2 创建空字典
创建空字典有两种方式，一种是直接使用{}，另一种是使用内置函数dict()。示例如下：
# 使用花括号创建空字典
empty_dict1 = {}
print(empty_dict1)# 使用dict()函数创建空字典
empty_dict2 = dict()
print(empty_dict2)
两种方式都能创建空字典，在后续需要动态添加数据时非常有用。
1.3 使用 dict () 函数创建字典
dict()函数还可以通过其他方式创建字典。例如，传入关键字参数：
student = dict(name='Bob', grade=95)
print(student)
或者传入包含键值对的元组或列表：
data = [('x', 10), ('y', 20)]
coordinates = dict(data)
print(coordinates)
这种方式在处理一些需要转换为字典的数据时很方便。
二、访问字典里的值
通过将键放在方括号[]中，可以访问字典中对应的值。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(person['name'])
print(person['age'])
运行代码后，分别输出字典person中name和age键对应的值。
需要注意的是，如果使用字典中不存在的键访问数据，会引发KeyError异常。例如：
# print(person['gender'])
运行这行代码会报错，提示KeyError: 'gender'，因为person字典中没有gender这个键。
为了避免这种错误，可以使用get()方法来访问值。get()方法在键不存在时，会返回指定的默认值（默认为None）。例如：
print(person.get('gender'))
print(person.get('gender', 'Unknown'))
第一个get()方法返回None，第二个get()方法返回指定的默认值Unknown。
三、修改字典
3.1 更新键值对
如果要修改字典中已有的键值对，直接给键赋值新的值即可。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
person['age'] = 31
print(person)
上述代码将person字典中age键的值从 30 更新为 31。
3.2 添加新键值对
添加新键值对的方式与修改类似，只需使用一个不存在的键进行赋值操作。例如：
person['job'] = 'Engineer'
print(person)
运行代码后，person字典中新增了job键及其对应的值Engineer。
3.3 使用 update () 方法更新字典
update()方法可以将另一个字典的键值对更新到当前字典中。如果有相同的键，会覆盖当前字典中的值；如果是新的键，则会添加到当前字典。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30}
new_info = {'age': 31, 'city': 'San Francisco'}
person.update(new_info)
print(person)
person字典中的age键值被更新，同时新增了city键值对。
四、删除字典元素
4.1 删除单个键值对
使用del语句可以删除字典中的单个键值对。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
del person['city']
print(person)
运行代码后，person字典中city键值对被删除。
4.2 清空字典
使用字典的clear()方法可以清空字典中的所有键值对，使字典变为空字典。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
person.clear()
print(person)
此时person字典已被清空，输出结果为{}。
4.3 删除字典
使用del语句还可以删除整个字典对象。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
del person
# print(person)
运行del person后，person字典被删除，再尝试打印会引发NameError异常，提示person未定义。
五、字典键的特性
5.1 键的唯一性
字典中不允许同一个键出现两次。创建字典时，如果同一个键被赋值两次，后一个值会覆盖前一个值。例如：
info = {'name': 'Bob', 'name': 'Tom'}
print(info['name'])
运行代码后，info字典中name键对应的值为Tom，前面赋值的Bob被覆盖。
5.2 键的不可变性
键必须是不可变的数据类型，如字符串、数字或元组。列表等可变类型不能作为字典的键，否则会引发TypeError异常。例如：
# bad_dict = {[1, 2]: 'value'}
运行这行代码会报错，提示TypeError: unhashable type: 'list'，因为列表是不可哈希的，不能作为字典的键。
六、字典内置函数与方法
6.1 内置函数
len(dict)：计算字典中键值对的数量，即键的总数。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(len(person))
输出结果为 3，表示person字典中有 3 个键值对。
2. str(dict)：将字典转换为可打印的字符串表示形式。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(str(person))
输出结果为{'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}，方便查看字典内容。
3. type(variable)：返回变量的类型。如果变量是字典，返回<class 'dict'>。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print(type(person))
输出结果表明person变量的类型是字典。
6.2 内置方法
1.dict.clear()：删除字典内所有元素，前面已有示例。
2.dict.copy()：返回一个字典的浅复制。浅复制意味着新字典和原字典中的嵌套对象（如列表、字典等）是共享的。例如：
original = {'a': [1, 2]}
copied = original.copy()
original['a'].append(3)
print(original)
print(copied)
运行代码后，原字典和复制的字典中，键a对应的值（列表）都发生了变化，因为它们共享这个列表对象。
3. dict.fromkeys()：创建一个新字典，以序列中的元素作为字典的键，所有键对应同一个初始值。例如：
运行代码后，创建了一个新字典，键为['x', 'y', 'z']，对应的值均为 0。
4. dict.get(key, default=None)：返回指定键的值，如果键不存在则返回默认值，前面已有示例。
5. key in dict：判断键是否在字典中，如果在返回True，否则返回False。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
print('name' in person)
print('gender' in person)
运行代码后，分别判断name和gender是否在person字典中，并输出相应的布尔值。
6. dict.items()：以列表形式返回一个视图对象，包含字典中的所有键值对。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
items = person.items()
print(list(items))
运行代码后，输出结果为[('name', 'Alice'), ('age', 30), ('city', 'New York')]，方便遍历字典的键值对。
7. dict.keys()：返回一个视图对象，包含字典中的所有键。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
keys = person.keys()
print(list(keys))
输出结果为['name', 'age', 'city']，可用于获取字典的所有键。
8. dict.setdefault(key, default=None)：和get()方法类似，但如果键不存在于字典中，将会添加键并将值设为默认值。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30}
print(person.setdefault('city', 'Unknown'))
print(person)
运行代码后，由于person字典中原本没有city键，setdefault()方法添加了该键并设置值为Unknown，同时返回这个默认值。
9. dict.update(dict2)：把字典dict2的键值对更新到当前字典中，前面已有示例。
10. dict.values()：返回一个视图对象，包含字典中的所有值。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
values = person.values()
print(list(values))
输出结果为['Alice', 30, 'New York']，用于获取字典的所有值。
11. dict.pop(key[,default])：删除字典中指定键所对应的值，并返回被删除的值。如果键不存在且没有指定默认值，会引发KeyError异常。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
removed_age = person.pop('age')
print(removed_age)
print(person)
运行代码后，删除person字典中的age键值对，并返回被删除的age值，字典中不再包含age键。
12. dict.popitem()：返回并删除字典中的最后一对键和值。在 Python 3.7 及以上版本中，字典是有序的，popitem()删除的是最后插入的键值对；在之前版本中，删除的是任意一对键值对。例如：
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
popped_item = person.popitem()
print(popped_item)
print(person)
运行代码后，返回并删除了person字典中的最后一对键值对，字典中相应键值对被移除。
七、总结
Python3 字典作为一种强大的数据结构，在数据处理、配置管理等方面发挥着重要作用。通过学习字典的创建、访问、修改、删除操作，以及其键的特性和丰富的内置函数与方法，能够更加高效地利用字典解决实际编程问题。建议在日常编程中多使用字典，通过实践加深对其理解和掌握。