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第4章 字典：当索引不好用时

2024-08-28 07:04:34   219人阅读

　　通过名字引用值的数据结构，这种结构类型称为映射（mapping）。字典是Python中唯一内建的映射类型。字典中的值并没有特殊的顺序，但是都存储在一个特定的键（key）里。键可以是数字、字符串甚至是元组。

4.1 字典的使用

　　现实中的字典及在Python中的字典都进行了构造，从而可以轻松查到某个特定的词语（key），从而找到它的定义（值）。

　　某些情况下，字典比列表更加适用，比如：

　　1.表征游戏棋盘的状态，每个键都是由坐标值组成的元组；

　　2.存储文件修改次数，用文件名作为键；

　　3.数字电话/地址簿

　　使用列表实现根据人名查找电话号码的需求：

>>> names = ["Alex","Beth","Cecil","Earl"]
>>> numbers = ["2341","9102","3158","5551"]
>>> numbers[names.index("Cecil")]
‘3158‘

　　这样做虽然可行，但是并不实用。假如phonebook是一个字典，Cecil是一个key，就会如下查询：

>>> phonebook["Cecil"]
3158

4.2 创建和使用字典

　　字典可以通过下面的方式创建：

>>> phonebook = {"Alex":"2341","Bech":"9102","Cecil":"3158"}

　　字典由多个键及与其对应的值构成的对组成（键key/值values）。例子中，名字是键，电话号码是值。每个键和它的值之间用冒号（:）隔开，项之间用逗号（,）隔开，而整个字典是由一对大括号括起来。空字典（不包括任何项）由两个大括号组成，{}。字典中的键是唯一的，而值并不唯一。

4.2.1 dict函数

　　可以用dict函数，通过其他映射（比如其他字典）或者（键，值）这样的序列对建立字典。

>>> items = [("name","alex"),("age","23")]
>>> d = dict(items)
>>> d
{‘name‘: ‘alex‘, ‘age‘: ‘23‘}
>>> d["name"]
‘alex‘

　　dict函数也可以通过关键字参数来创建字典，如下列所示：

>>> d = dict(name="alex",age=23)
>>> d
{‘name‘: ‘alex‘, ‘age‘: 23}

4.2.2 基本字典操作

　　字典的基本行为在很多方面与序列（sequence）类似：

　　1.len(d)返回字典d中项(键-值对)的数量；

　　2.d[k]返回关联到键k上的值；

　　3.d[k]=v将值v关联到键k上；

　　4.del d[k]删除键k的项；

　　5.k in d检查d中是否含有键k的项。

　　尽管字典和列表有很多特性相同，但也有下面一些重要的区别。

　　1.键类型：字典的键不一定为整数类型（但也可能是），也可能是其他不可变类型，比如浮点型（实型）、字符串或者元组。

　　2.自动添加：即使键在字典中不存在，也可以为它分配一个值，建立新的项。而列表（不使用append或其他类似操作的情况下）不能将值关联到列表范围之前的索引上。

　　3.成员资格：表达式k in d（d为字典）查找的是键，而不是值。表达式v in l（l为列表）则用来查找值，而不是索引。

>>> x = []
>>> x[42] = "Foobar"
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
IndexError: list assignment index out of range
>>> x = {}
>>> x[42] = "Foobar"
>>> x
{42: ‘Foobar‘}
>>>

　　代码清单4-1是电话本例子的代码：

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#简单的名称、电话、地址数据库，根据输入的人名，查找对应的电话号码或者地址
people = {
    "alex":{
        "phone":"1234",
        "addr":"BeiJing"
},
    "john":{
        "phone":"3456",
        "addr":"HeBei"
},
    "smith":{
        "phone":"2504",
        "addr":"FuNan"
}
}
#设置电话或地址的标签
labels = {
    "phone":"phone number",
    "addr":"address"
}
name = input("Name:")
#查找电话还是地址
request = input("phone number(p) or address(a)?")
#关联用户的输入到相应的标签上
key = request
if request == "p":key = "phone"
if request == "a":key = "addr"

#如果名字是字典中有效键才打印信息
if name in people:
    print("%s‘s %s is %s."%(name,labels[key],people[name][key]))
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4.2.3 字典的格式化字符串

　　在第3章，已经见过如何使用字符串格式化功能来格式化元组中的所有值。如果使用（只以字符串作为键的）字典而不是元组来做这个工作，会使字符串格式化更酷一些。在每个转换说明符中的%字符后面，加上（用圆括号括起来的）键，，后面跟上其他说明元素。

>>> phonebook = {"Alex":"2341","Bech":"9102","Cecil":"3158"}
>>> "Cecil‘s phone number is %(Cecil)s." % phonebook
"Cecil‘s phone number is 3158."
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>>> template = ‘‘‘<html>
<head><title>%(title)s</title></head>
<body>
<h1>%(title)s</h1>
<p>%(text)s</p>
</body>‘‘‘
>>> data = http://www.mamicode.com/{"title":"My Home Page","text":"Welcome to my home page!"}
>>> print(template % data)
<html>
<head><title>My Home Page</title></head>
<body>
<h1>My Home Page</h1>
<p>Welcome to my home page!</p>
</body>
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4.2.4 字典方法

　　字典的方法有：

　　1.clear

　　clear方法清除字典中所有的项。无返回值（或者返回None）。

>>> d = {}
>>> d["name"] = "alex"
>>> d["age"] = 23
>>> d
{‘name‘: ‘alex‘, ‘age‘: 23}
>>> returned_values = d.clear()
>>> d
{}
>>> print(returned_values)
None

　　考虑一下两种情况。下面是第一种

>>> x = {}
>>> y = x
>>> x["key"] = "values"
>>> x
{‘key‘: ‘values‘}
>>> x = {}
>>> y
{‘key‘: ‘values‘}
>>>

　　然后是第2种情况：

>>> x = {}
>>> y = x
>>> x["key"] = "values"
{‘key‘: ‘values‘}
>>> x.clear()
>>> y
{}
>>>

　　两种情况中，x和y最初对应同一个字典。情况1中，通过将x关联到一个新的空字典来"清空"它，这对y一点影响也没有，它还关联到原先的字典。这可能是所需要的行为，但是如果真的想清空原始字典中所有的元素，必须使用clear方法。正如情况2所示，y随后也被清空了。

　　2.copy

　　copy方法返回一个具有相同键-值对的新字典（这个方法实现的是浅复制（shallow copy），因为值本身就是相同的，而不是副本）。

>>> x = {"username":"admin","machines":["foo","bar","baz"]}
>>> y = x.copy()
>>> y
{‘machines‘: [‘foo‘, ‘bar‘, ‘baz‘], ‘username‘: ‘admin‘}
>>> y["username"] = "mth"
>>> y["machines"].remove("bar")
>>> y
{‘machines‘: [‘foo‘, ‘baz‘], ‘username‘: ‘mth‘}
>>> x
{‘machines‘: [‘foo‘, ‘baz‘], ‘username‘: ‘admin‘}

　　可以看到，当在副本中替换值的时候，原始字典不受影响，但是，如果修改了某个值（原地修改，而不是替换），原始的字典也会改变，因为同样的值也存储在原字典中。为避免这个问题的一种方法就是使用深复制（deep copy），复制其包含所有的值。可以使用copy模块的deepcopy函数来完成操作：

>>> from copy import deepcopy
>>> d = {}
>>> d["names"] = ["alex","john"]
>>> c = d.copy()
>>> dc = deepcopy(d)
>>> d["names"].append("tenglan")
>>> c
{‘names‘: [‘alex‘, ‘john‘, ‘tenglan‘]}
>>> dc
{‘names‘: [‘alex‘, ‘john‘]}

　　3.fromkeys

　　fromkeys方法适用给定的键建立新的字典，每个键默认对应的值为None。

>>> {}.fromkeys(["name","age"])
{‘name‘: None, ‘age‘: None}
>>>

>>> dict.fromkeys(["name","age"])
{‘name‘: None, ‘age‘: None}
>>>

　　第一个例子是先构造了一个空字典，然后调用它的fromkeys方法，建立另外一个字典。也可以直接在所有字典的类型dict上面调用方法。如果不想使用None作为默认值，也可以自己提供默认值。

>>> dict.fromkeys(["name","age"],"unknown")
{‘name‘: ‘unknown‘, ‘age‘: ‘unknown‘}
>>>

　　4.get

　　get方法是个更宽松的访问字典项的方法。一般如果试图访问字典中不存在的项时会出错：

>>> d = {}
>>> print (d["name"])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: ‘name‘

　　而用get就不会：

>>> print (d.get("name"))
None
>>>

　　当使用get访问一个不存在的键时，没有任何异常，而得到了None值。自己也可以定"默认"值，替换None：

>>> d.get("name","N/A")
‘N/A‘

　　如果键值存在，get就和普通的字典查询一样：

>>> d["name"] = "alex"
>>> d.get("name")
‘alex‘

　　下面代码演示使用get访问的示例，是4-1程序的修改版本。

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#简单的名称、电话、地址数据库，根据输入的人名，查找对应的电话号码或者地址
people = {
    "alex":{
        "phone":"1234",
        "addr":"BeiJing"
},
    "john":{
        "phone":"3456",
        "addr":"HeBei"
},
    "smith":{
        "phone":"2504",
        "addr":"FuNan"
}
}
#设置电话或地址的标签
labels = {
    "phone":"phone number",
    "addr":"address"
}
name = input("Name:")
#查找电话还是地址
request = input("phone number(p) or address(a)?")
#关联用户的输入到相应的标签上,如果输入的信息不是p或者a
key = request
if request == "p":key = "phone"
if request == "a":key = "addr"
#使用get()提供默认值
person = people.get(name,{})
label = labels.get(key,key)
result = person.get(key,"not available")

print("%s‘s %s is %s."%(name,label,result))

输出结果：
Name:Gumby
phone number(p) or address(a)?weigth
Gumby‘s weigth is not available.
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　　6.items

　　items方法将所有的字典项以列表方式返回，这些列表项中的每一项都来自于（键，值）。

>>> d = {"title":"Python Web Site","url":"www.python.org","spam":0}
dict_items([(‘url‘, ‘www.python.org‘), (‘title‘, ‘Python Web Site‘), (‘spam‘, 0)])

　　7.keys

　　keys方法将字典中的键以列表形式返回。

>>> info = {‘stu1102‘: ‘LongZe Luola‘, ‘stu1103‘: ‘XiaoZe Maliya‘}
>>> info.keys()
dict_keys([‘stu1102‘, ‘stu1103‘])

　　8.values

　　values方法以列表的形式返回字典中的值。

>>> info = {‘stu1102‘: ‘LongZe Luola‘, ‘stu1103‘: ‘XiaoZe Maliya‘}
>>> info.values()
dict_values([‘LongZe Luola‘, ‘XiaoZe Maliya‘])

　　9.pop

　　pop方法用来去除指定的键值。

>>> info = {‘stu1102‘: ‘LongZe Luola‘, ‘stu1103‘: ‘XiaoZe Maliya‘}
>>> info.pop("stu1102")
>>> info
{‘stu1103‘: ‘XiaoZe Maliya‘}

　　10.popitem

　　随机移除字典中的项

　　11.setdefault

　　setdefault方法在某种程度上类似于get方法，就是能够获得与给定键相关的值，除此之外，setdefault还能在字典中不含有给定键的情况下设定相应的键值。

>>> d = {}
>>> d.setdefault("name","N/A") #当键值不存在，更新字典
‘N/A‘
>>> d
{‘name‘: ‘N/A‘}
>>> d["name"] = "Gumby"
>>> d.setdefault("name","N/A") #当键值存在，返回对应的值
‘Gumby‘
>>> d
{‘name‘: ‘Gumby‘}

　　当键不存在的时候，setdefault返回默认值并相应的更新字典，如果键存在，就返回与其对应的值，但不改变字典。如果不设定，默认值是None。

　　12.update

　　update方法可以利用一个字典项更新另外一个字典：

>>> d = {"title":"Python Web Site","url":"http://www.python.org"}
>>> x = {"title":"Python Language Website","changed":"Mar 14 22:02:15 MET 2016"}
>>> d.update(x)
>>> d
{‘url‘: ‘http://www.python.org‘, ‘title‘: ‘Python Language Website‘, ‘changed‘:‘Mar 14 22:02:15 MET 2016‘}

　　新字典中的项会被添加到旧的字典中，若有相同的键则会进行覆盖。

4.3 小结

　　本章主要有以下内容：

　　映射：映射可以使用任何不可变对象标识元素。最常用的类型是字符串和元组。Python唯一内建的映射类型是字典。

　　利用字典格式化字符串：可以通过在格式化说明符中包括名称（键）来对字典应用字符串格式化操作。当在字符格式化中使用元组时，还需要对元组中一个元素都设定"格式化说明符"。

　　字典的方法：update,values,key,pop等

4.3.1 本章的新函数

　　新函数如表4-1所示。

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