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Python 字典（Dictionary）详解

在 Python 中，字典（Dictionary）是一种键值对（key-value） 结构的可变容器，类似于 Java 中的 Map 或 JavaScript 中的对象。它通过键（key）快速查找对应的值（value），是处理关联数据的核心数据结构。本文将详细介绍字典的创建、操作及常用方法。

字典的基本定义

字典使用大括号 {} 定义，键值对之间用逗号分隔，键与值用冒号 : 连接。

# 基本字典（键为字符串，值为整数）
student = {'name': 'Alice', 'age': 20, 'major': 'Computer Science'}

# 键可以是任意不可变类型（如整数、字符串、元组）
mixed_dict = {
    1: 'one',          # 整数作为键
    ('a', 'b'): 123,   # 元组作为键（元组不可变）
    'list': [1, 2, 3]  # 值可以是任意类型（包括列表、字典等）
}

# 空字典
empty_dict = {}
# 用 dict() 函数创建字典
another_dict = dict(name='Bob', age=21)  # 等价于 {'name': 'Bob', 'age': 21}

注意：

键必须是不可变类型（如字符串、整数、元组），列表等可变类型不能作为键。
键是唯一的，若重复定义，后面的键值对会覆盖前面的。

字典的核心操作

访问值（通过键）

通过 字典名[键] 访问对应的值，若键不存在则报错。

student = {'name': 'Alice', 'age': 20}

print(student['name'])  # 输出：Alice（访问 name 对应的值）
print(student['age'])   # 输出：20（访问 age 对应的值）

# 使用 get() 方法访问（键不存在时返回默认值，避免报错）
print(student.get('major', 'Unknown'))  # 输出：Unknown（键 'major' 不存在，返回默认值）

添加 / 修改键值对

若键不存在，赋值操作会添加新的键值对。
若键已存在，赋值操作会修改对应的值。

student = {'name': 'Alice', 'age': 20}

# 添加新键值对
student['major'] = 'Math'
print(student)  # 输出：{'name': 'Alice', 'age': 20, 'major': 'Math'}

# 修改已有键的值
student['age'] = 21
print(student)  # 输出：{'name': 'Alice', 'age': 21, 'major': 'Math'}

删除键值对

del 字典名[键]：删除指定键值对。
字典名.pop(键)：删除并返回指定键的值。
字典名.clear()：清空字典所有键值对。

student = {'name': 'Alice', 'age': 21, 'major': 'Math'}

# 删除指定键
del student['major']
print(student)  # 输出：{'name': 'Alice', 'age': 21}

# 删除并返回值
age = student.pop('age')
print(age)      # 输出：21
print(student)  # 输出：{'name': 'Alice'}

# 清空字典
student.clear()
print(student)  # 输出：{}

字典的遍历

字典提供多种方式遍历键、值或键值对：

遍历所有键（`keys()`）

fruit_prices = {'apple': 5, 'banana': 3, 'orange': 4}

# 直接遍历字典（默认遍历键）
for fruit in fruit_prices:
    print(fruit)  # 输出：apple、banana、orange

# 使用 keys() 方法（更清晰）
for fruit in fruit_prices.keys():
    print(fruit)  # 输出同上

遍历所有值（`values()`）

fruit_prices = {'apple': 5, 'banana': 3, 'orange': 4}

for price in fruit_prices.values():
    print(price)  # 输出：5、3、4

遍历键值对（`items()`）

fruit_prices = {'apple': 5, 'banana': 3, 'orange': 4}

# items() 返回包含 (键, 值) 元组的可迭代对象
for fruit, price in fruit_prices.items():
    print(f"水果：{fruit}，价格：{price}元")

# 输出：
# 水果：apple，价格：5元
# 水果：banana，价格：3元
# 水果：orange，价格：4元

字典的常用方法

除上述操作外，字典还有以下常用方法：

方法	功能描述	示例
`keys()`	返回所有键的视图（类似列表）	`dict.keys()`
`values()`	返回所有值的视图	`dict.values()`
`items()`	返回所有键值对的视图（元组形式）	`dict.items()`
`get(key, default)`	获取键对应的值，不存在则返回 `default`	`student.get('gender', 'Unknown')`
`pop(key)`	删除并返回键对应的值	`student.pop('age')`
`popitem()`	删除并返回最后插入的键值对（3.7+ 有序）	`dict.popitem()`
`update(other)`	用另一个字典的键值对更新当前字典	`dict.update({'a': 1, 'b': 2})`
`copy()`	复制字典（浅拷贝）	`dict.copy()`

示例：`update()` 和 `copy()`

# update()：合并字典（覆盖重复键）
dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'b': 3, 'c': 4}
dict1.update(dict2)
print(dict1)  # 输出：{'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}（b 的值被覆盖）

# copy()：复制字典
dict3 = dict1.copy()
dict3['a'] = 100
print(dict1)  # 输出：{'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}（原字典不变）
print(dict3)  # 输出：{'a': 100, 'b': 3, 'c': 4}（副本被修改）

字典的特性与适用场景

特性

无序到有序：Python 3.7+ 中，字典保留插入顺序；3.6 及以下无序。
可变：可动态添加、修改、删除键值对。
高效查找：通过键查找值的时间复杂度为 O (1)，远快于列表的 O (n)。

适用场景

存储关联数据：如用户信息（姓名、年龄、邮箱）、配置参数（键为参数名，值为参数值）。
快速查找：需要通过唯一标识（键）快速定位数据时（如缓存、索引）。
数据聚合：将多个相关值组合成一个结构（如统计单词出现次数：{'apple': 5, 'banana': 3}）。