5. Python数据类型
5.8 字典类型

基本概念

本节，我们将学习 Python 语言中的另一个非常实用的数据类型：字典类型。

在 Python 中，字典（Dict）类型是一种映射类型，用于存储一组无序的键值对（Key-Value Pair）。其中，每个键（Key）在字典中都是唯一的。

为什么我们会需要在编程中使用字典类型呢？因为它允许我们将一个值与一个唯一的标识符--或叫键--关联起来。

举个例子，假设我们正在为一个水果店开发一套库存管理系统。在这个系统中，每种水果的基本库存信息都需要保存起来。一般来说，一种水果的库存基本信息会包含如下内容：

  • 种类
  • 颜色
  • 价格
  • 库存数量

例如：

  • 种类：苹果
  • 颜色：红色
  • 价格：0.5 元/个
  • 库存数量：10 个

在这种情况下，我们可以使用字符串来保存水果种类和颜色，使用浮点数来保存价格，使用整数来存储库存数量；但是，我们可以使用哪种数据类型来将上述信息整合在一起呢？纵观我们之前学到的各种数据类型，不管是只使用字符串，还是使用列表，或是元组，其实都不合适；因为不管是上述哪种类型，都无法让我们将颜色、价格和库存数量信息整合在一起、又同时与水果种类对应起来。

此时，最能满足我们需求的，就是字典类型了。

我们可以创建如下的字典数据，将各种水果的库存信息保存起来。

# 创建一个字典
items = {
    'apple': {'color': 'red', 'price': 0.5, 'quantity': 10},
    'banana': {'color': 'yellow', 'price': 0.25, 'quantity': 20},
    'orange': {'color': 'orange', 'price': 0.3, 'quantity': 15}
}

上面的示例保存了三种水果的库存信息，分别是：苹果、香蕉和桔子。其中，每种水果又分别包含各自的详细信息，分别是：颜色、价格和库存数量。

我们可以看到，这种以字典方式存储的数据结构非常清晰；同时，字典类型允许开发人员对它进行动态的修改，因此，它的使用也非常灵活。

下面，就让我们看一下字典类型的具体使用方法。

基本操作

如前所述，在 Python 中，字典是一种映射类型，它的每个元素都是由一个键（Key）和一个值（Value）组成的。字典中的元素使用花括号 {} 括起来，元素的键和值之间使用冒号 : 分隔；同时，每个元素之间使用逗号 , 进行区隔。

例如，下面是一个字典的例子：

person = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}

在上面的字典中，name、age 和 city 是键，John、30 和 New York 是对应的值。

在使用时，我们可以通过键来访问字典中的值。例如：

>>> person = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
>>> print(person['name'])
John
>>> print(person['age'])
30
>>> print(person['city'])
New York

在 Python 中，字典是一种动态类型，这意味着，我们可以在运行时动态地添加、修改或删除字典中的元素。

例如，我们可以使用赋值运算符 = 来添加或修改字典中的元素：

>>> person = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
>>> print(person)
{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York'}
>>>
>>> person['country'] = 'United States' # 添加新元素
>>> print(person)
{'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'New York', 'country': 'United States'}
>>>
>>> person['age'] = 31 # 修改元素值
>>> print(person)
{'name': 'John', 'age': 31, 'city': 'New York', 'country': 'United States'}

我们也可以使用 del 关键字来删除字典中的元素：

>>> del person['country']
>>> print(person)
{'name': 'John', 'age': 31, 'city': 'New York'}

内置方法

Python 为我们提供了很多常用的内置方法来处理字典对象，包括：

1. len(dict)

方法 len(dict) 可以计算字典的长度，即字典中键值对的数量。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> print(len(my_dict))
3

2. clear()

方法 clear() 可以清空字典中的所有键值对。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> my_dict.clear()
>>> print(my_dict)
{}

3. get(key[, default=None])

方法 get(key[, default=None]) 可以获取指定键对应的值，如果键不存在，则返回指定的默认值。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> print(my_dict.get('apple'))
1
>>> print(my_dict.get('pear', 'not found'))
not found

4. items()

方法 items() 可以返回字典中所有的键值对。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> print(my_dict.items())
dict_items([('apple', 1), ('banana', 2), ('orange', 3)])

5. keys()

方法 keys() 可以返回字典中所有的键。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> print(my_dict.keys())
dict_keys(['apple', 'banana', 'orange'])

6. values()

方法 values() 可以返回字典中所有的值。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3}
>>> print(my_dict.values())
dict_values([1, 2, 3])

7. update(other[, **kwarg])

方法 update(other[, **kwarg]) 可以将另一个字典的键值对更新到当前字典中。

>>> my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2}
>>> other_dict = {'orange': 3, 'pear': 4}
>>>
>>> my_dict.update(other_dict)
>>> print(my_dict)
{'apple': 1, 'banana': 2, 'orange': 3, 'pear': 4}

8. pop(key[, default])

方法 pop(key[, default]) 可以删除字典中的某个键。

>>> my_dict = {'apple': 2, 'banana': 5, 'cherry': 3}
>>>
>>> value = my_dict.pop('banana')
>>> print("Popped value:", value)
Popped value: 5
>>>
>>> value = my_dict.pop('orange', 'Not Found')
>>> print("Popped value:", value)
>>> Popped value: Not Found

总结

综上所述，在 Python 中，字典类型是一种映射类型，用于存储一组无序的键值对。

字典类型的主要优点包括：

  • 快速访问：由于字典类型使用哈希表存储和访问其元素，因此根据其键访问值通常非常快速（O(1) 时间复杂度）。
  • 灵活的键和值：字典类型中的键和值可以是 Python 中几乎任何类型，只要键是可哈希的（即其值在其生命周期内不会更改）且唯一即可。
  • 高效的内存使用：字典类型以一种高效的方式实现，即使是大量的键值对也可以高效地利用内存。
  • 动态大小：字典类型可以根据需要动态调整大小，这使得它们非常适合集合大小可能随时间变化的情况。
  • 内置方法：Python 提供了许多内置方法来处理字典类型对象，例如 keys()、values() 和 items()，这使得执行常见操作变得非常容易。

总的来说，字典类型是 Python 中一个强大而灵活的数据结构，可以提供快速、高效、灵活的访问键值对集合的方式。

5.7 元组类型5.9 集合类型