字典结构

字典的介绍— “再来一万次，我也愿意伸手去捧水中碎月”

字典是通过键和值的组合来存储数据的数据结构，其使用方式便捷，应用非常广泛。

字典的特点是 可变、无序、可嵌套 ，它通过键（key）和值（value）的对应关系来存储和组织数据，通过唯一的键就可以找到对应的值。

想象一下，图书馆中有很多书籍，每本书都有一个独特的编号。你可以使用这些编号来查找和获取你需要的书籍。在这里，图书馆就相当于字典，图书的编号就相当于字典的键，而书籍就相当于字典的值。

在 Python 中，字典可以理解为是数学中的一种映射关系，通过一个元素（键），可以找到唯一的另一个元素（值）。

在 Python 中，字典的每个键值对用冒号分割，每个键值对之间用逗号分割，整个字典包括在花括号 { } 中 , 字典的写法和结构如下：

dict = { key1 : value1 , key2 : value2 , key3 : value3 , ······}

在 Python 中的字典相当于 java 和 C++ 中的 map 对象。

来看一个例子方便理解：

# 定义一个变量，关于一个人的各种特征

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

在上面的例子里，我定义了一个关于某人的变量，这个人的姓名是牧旗教程，年龄是 27，是否结婚是 False ，我使用字典将这些数据收纳了起来，赋予给了这个人。这样我们就完成了一个字典的定义。

除了上面直接创建字典的方式外，还可以使用 dict 内置函数直接创建，这种创建方式有以下两种写法：

# 方式一

dict1 = dict(key1 = value1 , key2 = value2 ,key3 = value3 , ······)

# 方式二

dict1 = dict([(key1 , value1) , (key2 , value2) , (key3 , value3) , ······])

更多创建方式可以见该小结最下面的附加内容。

另外，在 Python 中，字典具备以下特点：

名称	描述
键值唯一性	同一个字典中不可能出现一个键位出现多次的情况。
无序性	字典是任何数据类型的无序集合，可以随意排列。
可变性	字典是可变的，可以添加、删除或修改其中的元素。
可嵌套性	字典可以深度嵌套，值可以是任何类型数据，包括字典本身。

字典的操作

Python 中的字典可以访问数据、新增删除或修改内容，其操作方式主要分为以下几种：

名称	描述
字典的访问	通过调用键位或者使用 get 函数，我们可以快速获取字典里对应的值。
修改字典元素	可以通过指定键位来修改对应键位的值。
字典新增元素	可以通过直接赋值或者使用 update 函数来对字典新增元素。
字典删除元素	可以通过 del 方法或者 pop 函数来删除对应键值对。

下面让我们结合案例来对上面的操作进行逐一讲解：

字典的访问

① 通过键位访问

我们创建字典的目的是为了存储数据，方便在后续进行数据的访问，在 Python 中访问字典元素的方式是使用中括号和指定键位名称进行提取，来看个例子：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 选择变量中的键

my_value = person['年龄']

# 输出结果

print(my_value)

结果如下：
```
27
```
② 使用 get 函数访问

get 函数的写法是 my_dict.get(key, default_value) ，其中 key 是要获取值的键，default_value 表示当键不存在时返回的默认值，不会产生报错，这个参数可以省略。

# 使用 get 函数提取元素第二个参数可以省略

my_value2 = person.get('名称')

# 输出结果

print(my_value2)

运行代码，结果如下：
```
牧旗教程
```
使用 get 函数时可以传入第二个参数，如果要找的键不存在，程序不会报错而是返回我们输入的参数，来看个例子：

# 使用 get 函数提取元素第二个参数可以省略

my_value3 = person.get('身高','没找到这个键')

# 输出结果

print(my_value3)

运行代码，结果如下，可以看出，如果没找到身高这个键的时候会输出默认值：
```
没找到这个键
```
修改字典元素

可以通过指定键位来修改字典中对应键位中的值，来看个例子：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 选择变量中的键并修改其的值

person['名称'] = '其他教程'

person['年龄'] = 30

person['是否结婚'] = True

# 输出结果

print(person)

结果如下，可以看到，原字典 person 中的内容全部进行了修改。
```
{'名称': '其他教程', '年龄': 30, '是否结婚': True}
```
字典新增键和值

在 Python 中可以使用赋值方法新增或者使用 update 函数来更新：

① 直接赋值方式新增

只要使用原字典中没有的键位为字典进行赋值就可以新增元素，来看个例子：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 直接赋值新增键值对

person['身高'] = 180

# 输出结果

print(person)

运行代码，结果如下，可以看出原来的 person 字典中新增了身高这一个键和值。
```
{'名称': '牧旗教程', '年龄': 27, '是否结婚': False, '身高': 180}
```
② 使用 update 函数新增

使用 update 函数适用于需要一次性添加多个键值对的情况，来看个例子：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 使用 update 函数新增键值对，要注意传入的也是一个字典

person.update({'体重': 70 , '爱好': '游泳'})

# 输出结果

print(person)

运行上面代码，结果如下，此时原来的 person 变量新增了一组字典：
```
{'名称': '牧旗教程', '年龄': 27, '是否结婚': False, '体重': 70, '爱好': '游泳'}
```
字典删除元素

在 Python 中可以使用 def 关键字或者 pop 函数来完成字典元素删除的操作：

① del 关键词删除元素

使用 del 关键词可以将字典中想要删除的键值直接删除，来看一个例子：

# 创建一个字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 直接使用 del 删除关键词

del person['是否结婚']

# 输出结果

print(person)

运行代码，结果如下，可以看出原来的 person 变量中的是否结婚键和值都被删除：
```
{'名称': '牧旗教程', '年龄': 27}
```
另外，要注意的是，如果 del 关键词后面直接接字典变量，则代表清空这个变量。

② pop 函数删除元素

使用 pop 函数可以删除字典里的元素。第一个参数是删除的键名，第二个参数代表键不存在时输出的内容，和 get 函数类似。要注意的是，使用 pop 函数删除后会返回一个值，这个值代表被删除的键对应的值。来看个例子：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 使用 pop 函数删除键值对，不传入第二个参数，并将结果输出给 my_value 变量

my_value = person.pop('年龄')

# 输出结果

print(my_value)

print(person)

运行代码，结果如下，可以看出，这个函数返回的值 my_value 是删除的键对应的值，原字典中的对应的键位直接被删除掉了。
```
27
{'名称': '牧旗教程', '是否结婚': False}
```
让我们再来看一个新的例子，这次我将传入 pop 函数的第二个参数：

# 创建字典

person = {'名称' : '牧旗教程' , '年龄' : 27 , '是否结婚' : False}

# 这次传入了两个参数，第二个参数是如果字典中没有第一个参数对应的字段时返回的结果。

my_value = person.pop('身高', '没有这个字段')

# 输出结果

print(my_value)

print(person)

运行代码，结果如下，由于原来的字典 my_dict 中没有身高这个键，所以函数输出的结果是我们传入的第二个参数没有这个字段。
```
{'名称': '牧旗教程', '年龄': 27, '是否结婚': False}
```

字典相关函数

Python 中有很多函数或者方法与字典相关，可以用来查询或者操作字典：

函数	描述
keys 方法	使用 keys 方法可以返回字典里所有键的可迭代对象。
values 方法	使用 values 方法可以返回字典里所有值的可迭代对象。
items 方法	使用 items 方法可以返回字典所有键和值对象，形成一个元组列表。
len 函数	使用 len 函数可以计算字典里的元素数量。

下面让我们结合案例来对上面的函数进行逐一讲解：

keys 方法

要注意，用这种方式返回的键是一个可迭代对象，需要用 list 函数或者其他数据结构函数进行转化才可以调用。

# 创建一个字典

my_dict = {'语言': 'Python' , '版本': '3.9', '主题': 'dark'}

# 将字典的所有键赋予一个新的变量，并转化为列表结构

my_keys = list(my_dict.keys())

# 输出结果

print(my_keys)

运行上面代码，结果如下：
```
['语言', '版本', '主题']
```
可见，字典中的所有键都被转化到了一起，使用 list 函数转化后呈现。
values 方法

和 keys 函数一样，用这种方式返回的键是一个可迭代对象，需要用 list 函数或者其他数据结构函数进行转化才可以调用。

# 创建一个字典

my_dict = {'语言': 'Python' , '版本': '3.9', '主题': 'dark'}

# 将字典的所有键赋予一个新的变量，并转化为列表结构

my_values = list(my_dict.values())

# 输出结果

print(my_values)

运行上面的代码，输入结果如下：
```
['Python', '3.9', 'dark']
```
可见，字典中的所有的值都被转化到了一起，使用 list 函数转化后呈现。
items 方法

items 方法返回一个可迭代对象，其中包含了字典的所有键值对。每个键值对是以元组的形式表示。

# 创建一个字典

my_dict = {'语言': 'Python' , '版本': '3.9', '主题': 'dark'}

# 将字典的所有键赋予一个新的变量，并转化为列表结构

my_items = list(my_dict.items())

# 输出结果

print(my_items)

运行上面的代码，结果如下：
```
[('语言', 'Python'), ('版本', '3.9'), ('主题', 'dark')]
```
这样就可以使用 list 列表和元组的性质访问字典中的元素了。

同样也可以使用 for 循环遍历的方式提取到字典中的全部值：

for key , value in my_dict.items():

print(key , value)

运行代码，结果如下：
```
语言 Python
版本 3.9
主题 dark
```
关于 for 循环的知识将在后面教程中有详细介绍。
len 函数

# 创建一个字典

my_dict = {'语言': 'Python' , '版本': '3.9', '主题': 'dark'}

# 选择变量中的键并修改其的值

my_result = len(my_dict)

# 输出结果

print(my_result)

运行代码，结果如下：
```
3
```
可以看到，原字典内部有三个键值对，也就是有三个元素。

字典进阶内容

使用 fromkeys 方法创建字典

使用 fromkeys 方法可以用来创建带有默认值的字典，用这个方法创建具有相同值的字典，需要传入一个键的列表，来看一个例子方便理解：

# 先定义一个键的列表

sports = ['足球', '排球', '篮球']

# 使用一个通用的默认值来创建字典

result = dict.fromkeys(sports , 10)

# 输出结果

print(result)

运行代码，结果如下：
```
{'足球': 10, '排球': 10, '篮球': 10}
```
可以看出，创建的字典的键是我们传入的列表，所有键对应的值都是我们传入的第二个参数。
嵌套字典

字典可以嵌套在另一个字典中，形成多层结构，以实现更复杂的数据组织。在一些网页中进行数据传输非常常见。

嵌套字典可以扩大数据存储的整洁性，可以一层一层地检索想要的数据。

# 创建一个嵌套列表

students = {

    'name': 'Jack',

    'age': 18,

    'grades': {

        'Math': 90 ,

        'English': 92 ,

        'History': 95

    }

}

# 假如我想知道 Jack 的数据成绩，那么需要安装层级去寻找数据

math_score = students['grades']['Math']

# 输出结果

print(math_score)

结果如下：
```
90
```
上面的例子中我们创建了一个嵌套字典，在最外层我们定义了 name 和 age 和 grades 三个键，在创建 grades 键时，我们对结果又传入了一个新的字典，来表示他的每个科目的成绩。
字典推导式

字典推导式也是一种创建字典的方法，和列表推导式类似，都是为了减少代码量而设计的简洁创建数据结构的操作。

字典的推导式的语法结构如下：

{ key表达式 : value表达式 for item in iterable condition}

表达式的 for 前面的部分是生成结果的样式，可以根据需求进行自定义。

来看一个案例帮助大家更好的理解：

# 创建一个基础字典

my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 5}

# 使用列表推导式选择原字典中，值大于 3 的元素形成一个新字典

dict1 = {key : value for key , value in my_dict.items() if value > 3}

# 使用列表推导式将原字典中的所有值变为原来的三倍

dict2 = {key : value * 3 for key , value in my_dict.items()}

# 使用列表推导式交换原字典中的键和值

dict3 = {value : key for key , value in my_dict.items()}

# 输出结果

print(dict1)

print(dict2)

print(dict3)

结果如下：
```
{'d': 4, 'e': 5}
{'a': 3, 'b': 6, 'c': 9, 'd': 12, 'e': 15}
{1: 'a', 2: 'b', 3: 'c', 4: 'd', 5: 'e'}
```