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老齐 · 更新于 2018-07-22 01:00:48

字典(2)

字典方法

跟前面所讲述的其它数据类型类似,字典也有一些方法。通过这些方法,能够实现对字典类型数据的操作。这回可不是屠龙之技的。这些方法在编程实践中经常会用到。

copy

拷贝,这个汉语是 copy 的音译,标准的汉语翻译是“复制”。我还记得当初在学 DOS 的时候,那个老师说“拷贝”,搞得我晕头转向,他没有说英文的“copy”发音,而是用标准汉语说“kao(三声)bei(四声)”,对于一直学习过英语、标准汉语和我家乡方言的人来说,理解“拷贝”是有点困难的。谁知道在编程界用的是音译呢。

在一般的理解中,copy 就是将原来的东西再搞一份。但是,在 Python 里面(乃至于很多编程语言中),copy 可不是那么简单的。

>>> a = 5
>>> b = a
>>> b
5

这样做,是不是就得到了两个 5 了呢?表面上看似乎是,但是,不要忘记我在前面反复提到的:对象有类型,变量无类型,正是因着这句话,变量其实是一个标签。不妨请出法宝:id(),专门查看内存中对象编号

>>> id(a)
139774080
>>> id(b)
139774080

果然,并没有两个 5,就一个,只不过是贴了两张标签而已。这种现象普遍存在于 Python 的多种数据类型中。其它的就不演示了,就仅看看 dict 类型。

>>> ad = {"name":"qiwsir", "lang":"Python"}
>>> bd = ad
>>> bd
{'lang': 'Python', 'name': 'qiwsir'}
>>> id(ad)
3072239652L
>>> id(bd)
3072239652L

是的,验证了。的确是一个对象贴了两个标签。这是用赋值的方式,实现的所谓“假装拷贝”。那么如果用 copy 方法呢?

>>> cd = ad.copy()
>>> cd
{'lang': 'Python', 'name': 'qiwsir'}
>>> id(cd)
3072239788L

果然不同,这次得到的 cd 是跟原来的 ad 不同的,它在内存中另辟了一个空间。如果我尝试修改 cd,就应该对原来的 ad 不会造成任何影响。

>>> cd["name"] = "itdiffer.com"
>>> cd 
{'lang': 'Python', 'name': 'itdiffer.com'}
>>> ad
{'lang': 'Python', 'name': 'qiwsir'}

真的是那样,跟推理一模一样。所以,要理解了“变量”是对象的标签,对象有类型而变量无类型,就能正确推断出 Python 能够提供的结果。

>>> bd
{'lang': 'Python', 'name': 'qiwsir'}
>>> bd["name"] = "laoqi"
>>> ad
{'lang': 'Python', 'name': 'laoqi'}
>>> bd
{'lang': 'Python', 'name': 'laoqi'}

这是又修改了 bd 所对应的“对象”,结果发现 ad 的“对象”也变了。

然而,事情没有那么简单,看下面的,要仔细点,否则就迷茫了。

>>> x = {"name":"qiwsir", "lang":["Python", "java", "c"]}
>>> y = x.copy()
>>> y
{'lang': ['Python', 'java', 'c'], 'name': 'qiwsir'}
>>> id(x)
3072241012L
>>> id(y)
3072241284L

y 是从 x 拷贝过来的,两个在内存中是不同的对象。

>>> y["lang"].remove("c")

为了便于理解,尽量使用短句子,避免用很长很长的复合句。在 y 所对应的 dict 对象中,键"lang"的值是一个列表,为['Python', 'java', 'c'],这里用 remove()这个列表方法删除其中的一个元素"c"。删除之后,这个列表变为:['Python', 'java']

>>> y
{'lang': ['Python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}

果然不出所料。那么,那个x所对应的字典中,这个列表变化了吗?应该没有变化。因为按照前面所讲的,它是另外一个对象,两个互不干扰。

>>> x
{'lang': ['Python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}

是不是有点出乎意料呢?我没有作弊哦。你如果不信,就按照操作自己在交互模式中试试,是不是能够得到这个结果呢?这是为什么?

但是,如果要操作另外一个键值对:

>>> y["name"] = "laoqi"
>>> y
{'lang': ['python', 'java'], 'name': 'laoqi'}
>>> x
{'lang': ['python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}

前面所说的原理是有效的,为什么到值是列表的时候就不奏效了呢?

要破解这个迷局还得用 id()

>>> id(x)
3072241012L
>>> id(y)
3072241284L

x,y 对应着两个不同对象,的确如此。但这个对象(字典)是由两个键值对组成的。其中一个键的值是列表。

>>> id(x["lang"])
3072243276L
>>> id(y["lang"])
3072243276L

发现了这样一个事实,列表是同一个对象。

但是,作为字符串为值得那个键值对,是分属不同对象。

>>> id(x["name"])
3072245184L
>>> id(y["name"])
3072245408L

这个事实,就说明了为什么修改一个列表,另外一个也跟着修改;而修改一个的字符串,另外一个不跟随的原因了。

但是,似乎还没有解开深层的原因。深层的原因,这跟 Python 存储的数据类型特点有关,Python 只存储基本类型的数据,比如 int,str,对于不是基础类型的,比如刚才字典的值是列表,Python 不会在被复制的那个对象中重新存储,而是用引用的方式,指向原来的值。如果读者没有明白这句话的意思,我就只能说点通俗的了(我本来不想说通俗的,装着自己有学问),Python 在所执行的复制动作中,如果是基本类型的数据,就在内存中重新建个窝,如果不是基本类型的,就不新建窝了,而是用标签引用原来的窝。这也好理解,如果比较简单,随便建立新窝简单;但是,如果对象太复杂了,就别费劲了,还是引用一下原来的省事。(这么讲有点忽悠了)。

所以,在编程语言中,把实现上面那种拷贝的方式称之为“浅拷贝”。顾名思义,没有解决深层次问题。言外之意,还有能够解决深层次问题的方法喽。

的确是,在 Python 中,有一个“深拷贝”(deep copy)。不过,要用下一 import 来导入一个模块。这个东西后面会讲述,前面也遇到过了。

>>> import copy
>>> z = copy.deepcopy(x)
>>> z
{'lang': ['python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}

copy.deepcopy()深拷贝了一个新的副本,看这个函数的名字就知道是深拷贝(deepcopy)。用上面用过的武器 id()来勘察一番:

>>> id(x["lang"])
3072243276L
>>> id(z["lang"])
3072245068L

果然是另外一个“窝”,不是引用了。如果按照这个结果,修改其中一个列表中的元素,应该不影响另外一个了。

>>> x
{'lang': ['Python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}
>>> x["lang"].remove("java")
>>> x
{'lang': ['Python'], 'name': 'qiwsir'}
>>> z
{'lang': ['Python', 'java'], 'name': 'qiwsir'}

果然如此。再试试,才过瘾呀。

>>> x["lang"].append("c++")
>>> x
{'lang': ['Python', 'c++'], 'name': 'qiwsir'}

这就是所谓浅拷贝和深拷贝。

clear

在交互模式中,用 help 是一个很好的习惯

>>> help(dict.clear)

clear(...)
    D.clear() -> None.  Remove all items from D.

这是一个清空字典中所有元素的操作。

>>> a = {"name":"qiwsir"}
>>> a.clear()
>>> a
{}

这就是 clear 的含义,将字典清空,得到的是“空”字典。这个上节说的 del 有着很大的区别。del 是将字典删除,内存中就没有它了,不是为“空”。

>>> del a
>>> a
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
NameError: name 'a' is not defined

果然删除了。

另外,如果要清空一个字典,还能够使用 a = {}这种方法,但这种方法本质是将变量 a 转向了{}这个对象,那么原来的呢?原来的成为了断线的风筝。这样的东西在 Python 中称之为垃圾,而且 Python 能够自动的将这样的垃圾回收。编程者就不用关心它了,反正 Python 会处理了。

get,setdefault

get 的含义是:

get(...)
    D.get(k[,d]) -> D[k] if k in D, else d.  d defaults to None.

注意这个说明中,“if k in D”,就返回其值,否则...(等会再说)。

>>> d
{'lang': 'python'}
>>> d.get("lang")
'python'

dict.get()就是要得到字典中某个键的值,不过,它不是那么“严厉”罢了。因为类似获得字典中键的值得方法,上节已经有过,如 d['lang']就能得到对应的值"Python",可是,如果要获取的键不存在,如:

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

>>> d["name"]
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'name'

这就是 dict.get()dict['key']的区别。

前面有一个半句话,如果键不在字典中,会返回 None,这是一种情况。还可以这样:

>>> d = {"lang":"Python"}
>>> newd = d.get("name",'qiwsir')
>>> newd
'qiwsir'
>>> d
{'lang': 'Python'}

d.get("name",'qiwsir')的方式,如果不能得到键"name"的值,就返回后面指定的值"qiwsir"。这就是文档中那句话:D[k] if k in D, else d.的含义。这样做,并没有影响原来的字典。

另外一个跟 get 在功能上有相似地方的 D.setdefault(k),其含义是:

setdefault(...)
    D.setdefault(k[,d]) -> D.get(k,d), also set D[k]=d if k not in D

首先,它要执行 D.get(k,d),就跟前面一样了,然后,进一步执行另外一个操作,如果键k不在字典中,就在字典中增加这个键值对。当然,如果有就没有必要执行这一步了。

>>> d
{'lang': 'Python'}
>>> d.setdefault("lang")
'Python'

在字典中,有"lang"这个键,那么就返回它的值。

>>> d.setdefault("name","qiwsir")
'qiwsir'
>>> d
{'lang': 'Python', 'name': 'qiwsir'}

没有"name"这个键,于是返回 d.setdefault("name","qiwsir")指定的值"qiwsir",并且将键值对'name':"qiwsir"添加到原来的字典中。

如果这样操作:

>>> d.setdefault("web")

什么也没有返回吗?不是,返回了,只不过没有显示出来,如果你用 print 就能看到了。因为这里返回的是一个 None.不妨查看一下那个字典。

>>> d
{'lang': 'Python', 'web': None, 'name': 'qiwsir'}

是不是键"web"的值成为了 None

items/iteritems, keys/iterkeys, values/itervalues

这个标题中列出的是三组 dict 的函数,并且这三组有相似的地方。在这里详细讲述第一组,其余两组,我想凭借读者的聪明智慧是不在话下的。

>>> help(dict.items)

items(...)
    D.items() -> list of D's (key, value) pairs, as 2-tuples

这种方法是惯用的伎俩了,只要在交互模式中鼓捣一下,就能得到帮助信息。从中就知道 D.items()能够得到一个关于字典的列表,列表中的元素是由字典中的键和值组成的元组。例如:

>>> dd = {"name":"qiwsir", "lang":"python", "web":"www.itdiffer.com"}
>>> dd_kv = dd.items()
>>> dd_kv
[('lang', 'Python'), ('web', 'www.itdiffer.com'), ('name', 'qiwsir')]

显然,是有返回值的。这个操作,在后面要讲到的循环中,将有很大的作用。

items 类似的就是 iteritems,看这个词的特点,是由 iter 和 items 拼接而成的,后部分 items 就不用说了,肯定是在告诉我们,得到的结果跟 D.items()的结果类似。是的,但是,还有一个 iter 是什么意思?在《列表(2)中,我提到了一个词“iterable”,它的含义是“可迭代的”,这里的 iter 是指的名词 iterator 的前部分,意思是“迭代器”。合起来,"iteritems"的含义就是:

iteritems(...)
    D.iteritems() -> an iterator over the (key, value) items of D

你看,学习 Python 不是什么难事,只要充分使用帮助文档就好了。这里告诉我们,得到的是一个“迭代器”(关于什么是迭代器,以及相关的内容,后续会详细讲述),这个迭代器是关于“D.items()”的。看个例子就明白了。

>>> dd
{'lang': 'Python', 'web': 'www.itdiffer.com', 'name': 'qiwsir'}
>>> dd_iter = dd.iteritems()
>>> type(dd_iter)
<type 'dictionary-itemiterator'>
>>> dd_iter
<dictionary-itemiterator object at 0xb72b9a2c>
>>> list(dd_iter)
[('lang', 'Python'), ('web', 'www.itdiffer.com'), ('name', 'qiwsir')]

得到的 dd_iter 的类型,是一个'dictionary-itemiterator'类型,不过这种迭代器类型的数据不能直接输出,必须用 list()转换一下,才能看到里面的真面目。

另外两组,含义跟这个相似,只不过是得到 key 或者 value。下面仅列举一下例子,具体内容,读者可以自行在交互模式中看文档。

>>> dd
{'lang': 'Python', 'web': 'www.itdiffer.com', 'name': 'qiwsir'}
>>> dd.keys()
['lang', 'web', 'name']
>>> dd.values()
['Python', 'www.itdiffer.com', 'qiwsir']

这里先交代一句,如果要实现对键值对或者键或者值的循环,用迭代器的效率会高一些。对这句话的理解,在后面会给大家进行详细分析。

pop, popitem

《列表(3)》中,有关于删除列表中元素的函数 popremove,这两个的区别在于 list.remove(x)用来删除指定的元素,而 list.pop([i])用于删除指定索引的元素,如果不提供索引值,就默认删除最后一个。

在字典中,也有删除键值对的函数。

pop(...)
    D.pop(k[,d]) -> v, remove specified key and return the corresponding value.
    If key is not found, d is returned if given, otherwise KeyError is raised

D.pop(k[,d])是以字典的键为参数,删除指定键的键值对,当然,如果输入对应的值也可以,那个是可选的。

>>> dd
{'lang': 'Python', 'web': 'www.itdiffer.com', 'name': 'qiwsir'}
>>> dd.pop("name")
'qiwsir'

要删除指定键"name",返回了其值"qiwsir"。这样,在原字典中,“'name':'qiwsir'”这个键值对就被删除了。

>>> dd
{'lang': 'Python', 'web': 'www.itdiffer.com'}

值得注意的是,pop 函数中的参数是不能省略的,这跟列表中的那个 pop 有所不同。

>>> dd.pop()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: pop expected at least 1 arguments, got 0

如果要删除字典中没有的键值对,也会报错。

>>> dd.pop("name")
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'name'

有意思的是 D.popitem()倒是跟 list.pop()有相似之处,不用写参数(list.pop 是可以不写参数),但是,D.popitem()不是删除最后一个,前面已经交代过了,dict 没有顺序,也就没有最后和最先了,它是随机删除一个,并将所删除的返回。

popitem(...)
    D.popitem() -> (k, v), remove and return some (key, value) pair as a 
    2-tuple; but raise KeyError if D is empty.

如果字典是空的,就要报错了

>>> dd
{'lang': 'Python', 'web': 'www.itdiffer.com'}
>>> dd.popitem()
('lang', 'Python')
>>> dd
{'web': 'www.itdiffer.com'}

成功地删除了一对,注意是随机的,不是删除前面显示的最后一个。并且返回了删除的内容,返回的数据格式是 tuple

>>> dd.popitems()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
AttributeError: 'dict' object has no attribute 'popitems'

错了?!注意看提示信息,没有那个...,哦,果然错了。注意是 popitem,不要多了 s,前面的 D.items()中包含 s,是复数形式,说明它能够返回多个结果(多个元组组成的列表),而在 D.popitem()中,一次只能随机删除一对键值对,并以一个元组的形式返回,所以,要单数形式,不能用复数形式了。

>>> dd.popitem()
('web', 'www.itdiffer.com')
>>> dd 
{}

都删了,现在那个字典成空的了。如果再删,会怎么样?

>>> dd.popitem()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'popitem(): dictionary is empty'

报错信息中明确告知,字典已经是空的了,没有再供删的东西了。

update

update(),看名字就猜测到一二了,是不是更新字典内容呢?的确是。

update(...)
    D.update([E, ]**F) -> None.  Update D from dict/iterable E and F.
    If E present and has a .keys() method, does:     for k in E: D[k] = E[k]
    If E present and lacks .keys() method, does:     for (k, v) in E: D[k] = v
    In either case, this is followed by: for k in F: D[k] = F[k]

不过,看样子这个函数有点复杂。不要着急,通过实验可以一点一点鼓捣明白的。

首先,这个函数没有返回值,或者说返回值是 None,它的作用就是更新字典。其参数可以是字典或者某种可迭代的数据类型。

>>> d1 = {"lang":"python"}
>>> d2 = {"song":"I dreamed a dream"}
>>> d1.update(d2)
>>> d1
{'lang': 'Python', 'song': 'I dreamed a dream'}
>>> d2
{'song': 'I dreamed a dream'}

这样就把字典 d2 更新入了 d1 那个字典,于是 d1 中就多了一些内容,把 d2 的内容包含进来了。d2 当然还存在,并没有受到影响。

还可以用下面的方法更新:

>>> d2
{'song': 'I dreamed a dream'}
>>> d2.update([("name","qiwsir"), ("web","itdiffer.com")])
>>> d2
{'web': 'itdiffer.com', 'name': 'qiwsir', 'song': 'I dreamed a dream'}

列表的元组是键值对。

has_key

这个函数的功能是判断字典中是否存在某个键

has_key(...)
    D.has_key(k) -> True if D has a key k, else False

跟前一节中遇到的 k in D 类似。

>>> d2
{'web': 'itdiffer.com', 'name': 'qiwsir', 'song': 'I dreamed a dream'}
>>> d2.has_key("web")
True
>>> "web" in d2
True

关于 dict 的函数,似乎不少。但是,不用着急,也不用担心记不住,因为根本不需要记忆。只要会用搜索即可。


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