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字典

字典是 Python 中唯一的映射类型,每个元素由键(key)和值(value)构成,键必须是不可变类型,比如数字、字符串和元组。

字典基本操作

这里先介绍字典的几个基本操作,后文再介绍字典的常用方法。

  • 创建字典
  • 遍历字典
  • 判断键是否在字典里面

创建字典

字典可以通过下面的方式创建:

>>> d0 = {}    # 空字典
>>> d0
{}
>>> d1 = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d1
{'age': 20, 'name': 'ethan'}
>>> d1['age'] = 21          # 更新字典
>>> d1
{'age': 21, 'name': 'ethan'}
>>> d2 = dict(name='ethan', age=20)    # 使用 dict 函数
>>> d2
{'age': 20, 'name': 'ethan'}
>>> item = [('name', 'ethan'), ('age', 20)]
>>> d3 = dict(item)
>>> d3
{'age': 20, 'name': 'ethan'}

遍历字典

遍历字典有多种方式,这里先介绍一些基本的方式,后文会介绍一些高效的遍历方式。

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> for key in d:
...     print '%s: %s' % (key, d[key])
...
age: 20
name: ethan
>>> d['name']
'ethan'
>>> d['age']
20
>>> for key in d:
...     if key == 'name':
...         del d[key]         # 要删除字典的某一项
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
RuntimeError: dictionary changed size during iteration
>>>
>>> for key in d.keys():  # python2 应该使用这种方式, python3 使用 list(d.keys())
...     if key == 'name':
...         del d[key]
...
>>> d
{'age': 20}

在上面,我们介绍了两种遍历方式:for key in dfor key in d.keys(),如果在遍历的时候,要删除键为 key 的某项,使用第一种方式会抛出 RuntimeError,使用第二种方式则不会。

判断键是否在字典里面

有时,我们需要判断某个键是否在字典里面,这时可以用 in 进行判断,如下:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> 'name' in d
True
>>> d['score']             # 访问不存在的键,会抛出 KeyError
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'score'
>>> 'score' in d           # 使用 in 判断 key 是否在字典里面
False

字典常用方法

字典有自己的一些操作方法,这里只介绍部分常用的方法:

  • clear
  • copy
  • get
  • setdefault
  • update
  • pop
  • popitem
  • keys/iterkeys
  • values/itervalues
  • items/iteritems
  • fromkeys

clear

clear 方法用于清空字典中的所有项,这是个原地操作,所以无返回值(或者说是 None)。

看看例子:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> rv = d.clear()
>>> d
{}
>>> print rv
None

再看看一个例子:

>>> d1 = {}
>>> d2 = d1
>>> d2['name'] = 'ethan'
>>> d1
{'name': 'ethan'}
>>> d2
{'name': 'ethan'}
>>> d1 = {}         # d1 变为空字典
>>> d2
{'name': 'ethan'}   # d2 不受影响

在上面,d1 和 d2 最初对应同一个字典,而后我们使用 d1 = {} 使其变成一个空字典,但此时 d2 不受影响。如果希望 d1 变成空字典之后,d2 也变成空字典,则可以使用 clear 方法:

>>> d1 = {}
>>> d2 = d1
>>> d2['name'] = 'ethan'
>>> d1
{'name': 'ethan'}
>>> d2
{'name': 'ethan'}
>>> d1.clear()      # d1 清空之后,d2 也为空
>>> d1
{}
>>> d2
{}

copy

copy 方法实现的是浅复制(shallow copy)。它具有以下特点:

  • 对可变对象的修改保持同步;
  • 对不可变对象的修改保持独立;

看看例子:

# name 的值是不可变对象,books 的值是可变对象
>>> d1 = {'name': 'ethan', 'books': ['book1', 'book2', 'book3']}
>>> d2 = d1.copy()
>>> d2['name'] = 'peter'         # d2 对不可变对象的修改不会改变 d1
>>> d2
{'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'peter'}
>>> d1
{'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'ethan'}
>>> d2['books'].remove('book2')  # d2 对可变对象的修改会影响 d1
>>> d2
{'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'peter'}
>>> d1
{'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}
>>> d1['books'].remove('book3')  # d1 对可变对象的修改会影响 d2
>>> d1
{'books': ['book1'], 'name': 'ethan'}
>>> d2
{'books': ['book1'], 'name': 'peter'}

和浅复制对应的是深复制(deep copy),它会创造出一个副本,跟原来的对象没有关系,可以通过 copy 模块的 deepcopy 函数来实现:

>>> from copy import deepcopy
>>> d1 = {'name': 'ethan', 'books': ['book1', 'book2', 'book3']}
>>> d2 = deepcopy(d1)              # 创造出一个副本
>>>
>>> d2['books'].remove('book2')    # 对 d2 的任何修改不会影响到 d1
>>> d2
{'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}
>>> d1
{'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'ethan'}
>>>
>>> d1['books'].remove('book3')    # 对 d1 的任何修改也不会影响到 d2
>>> d1
{'books': ['book1', 'book2'], 'name': 'ethan'}
>>> d2
{'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}

get

当我们试图访问字典中不存在的项时会出现 KeyError,但使用 get 就可以避免这个问题。

看看例子:

>>> d = {}
>>> d['name']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'name'
>>> print d.get('name')
None
>>> d.get('name', 'ethan')   # 'name' 不存在,使用默认值 'ethan'
'ethan'
>>> d
{}

setdefault

setdefault 方法用于对字典设定键值。使用形式如下:

dict.setdefault(key, default=None)

看看例子:

>>> d = {}
>>> d.setdefault('name', 'ethan')   # 返回设定的默认值 'ethan'
'ethan'
>>> d                               # d 被更新
{'name': 'ethan'}
>>> d['age'] = 20
>>> d
{'age': 20, 'name': 'ethan'}
>>> d.setdefault('age', 18)         # age 已存在,返回已有的值,不会更新字典
20
>>> d
{'age': 20, 'name': 'ethan'}

可以看到,当键不存在的时候,setdefault 返回设定的默认值并且更新字典。当键存在的时候,会返回已有的值,但不会更新字典。

update

update 方法用于将一个字典添加到原字典,如果存在相同的键则会进行覆盖。

看看例子:

>>> d = {}
>>> d1 = {'name': 'ethan'}
>>> d.update(d1)               # 将字典 d1 添加到 d
>>> d
{'name': 'ethan'}
>>> d2 = {'age': 20}
>>> d.update(d2)               # 将字典 d2 添加到 d
>>> d
{'age': 20, 'name': 'ethan'}
>>> d3 = {'name': 'michael'}   # 将字典 d3 添加到 d,存在相同的 key,则覆盖
>>> d.update(d3)
>>> d
{'age': 20, 'name': 'michael'}

items/iteritems

items 方法将所有的字典项以列表形式返回,这些列表项的每一项都来自于(键,值)。我们也经常使用这个方法来对字典进行遍历。

看看例子:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.items()
[('age', 20), ('name', 'ethan')]
>>> for k, v in d.items():
...     print '%s: %s' % (k, v)
...
age: 20
name: ethan

iteritems 的作用大致相同,但会返回一个迭代器对象而不是列表,同样,我们也可以使用这个方法来对字典进行遍历,而且这也是推荐的做法:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.iteritems()
<dictionary-itemiterator object at 0x109cf2d60>
>>> for k, v in d.iteritems():
...     print '%s: %s' % (k, v)
...
age: 20
name: ethan

keys/iterkeys

keys 方法将字典的键以列表形式返回,iterkeys 则返回针对键的迭代器。

看看例子:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.keys()
['age', 'name']
>>> d.iterkeys()
<dictionary-keyiterator object at 0x1077fad08>

values/itervalues

values 方法将字典的值以列表形式返回,itervalues 则返回针对值的迭代器。

看看例子:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.values()
[20, 'ethan']
>>> d.itervalues()
<dictionary-valueiterator object at 0x10477dd08>

pop

pop 方法用于将某个键值对从字典移除,并返回给定键的值。

看看例子:

>>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.pop('name')
'ethan'
>>> d
{'age': 20}

popitem

popitem 用于随机移除字典中的某个键值对。

看看例子:

>>> d = {'id': 10, 'name': 'ethan', 'age': 20}
>>> d.popitem()
('age', 20)
>>> d
{'id': 10, 'name': 'ethan'}
>>> d.popitem()
('id', 10)
>>> d
{'name': 'ethan'}

对元素为字典的列表排序

事实上,我们很少直接对字典进行排序,而是对元素为字典的列表进行排序。

比如,存在下面的 students 列表,它的元素是字典:

students = [
    {'name': 'john', 'score': 'B', 'age': 15},
    {'name': 'jane', 'score': 'A', 'age': 12},
    {'name': 'dave', 'score': 'B', 'age': 10},
    {'name': 'ethan', 'score': 'C', 'age': 20},
    {'name': 'peter', 'score': 'B', 'age': 20},
    {'name': 'mike', 'score': 'C', 'age': 16}
]
  • 按 score 从小到大排序
>>> sorted(students, key=lambda stu: stu['score'])
[{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
 {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
 {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
 {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
 {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
 {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'}]

需要注意的是,这里是按照字母的 ascii 大小排序的,所以 score 从小到大,即从 'A' 到 'C'。

  • 按 score 从大到小排序
>>> sorted(students, key=lambda stu: stu['score'], reverse=True)  # reverse 参数
[{'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
 {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'},
 {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
 {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
 {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
 {'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'}]
  • 按 score 从小到大,再按 age 从小到大
>>> sorted(students, key=lambda stu: (stu['score'], stu['age']))
[{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
 {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
 {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
 {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
 {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'},
 {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'}]
  • 按 score 从小到大,再按 age 从大到小
>>> sorted(students, key=lambda stu: (stu['score'], -stu['age']))
[{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
 {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
 {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
 {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
 {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
 {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'}]

参考资料

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