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字典

1. 字典的定义（掌握）

字典是一种无序的键值对集合，用于存储和查找数据。字典通过键（key）来访问值（value），键必须是唯一的且不可变的（通常为字符串或数字），而值可以是任意数据类型。字典使用大括号 {} 表示，键值对之间用逗号分隔，键和值之间用冒号分隔。

  • 定义字典：

    empty_dict = {}                                # 空字典
person = {"name": "yanchen", "age": 18, "city": "Changsha"}  # 包含多个键值对的字典

2. 字典的基本操作（掌握）

字典支持多种基本操作，如添加、修改、删除和访问键值对。

2.1 访问字典的值

  • 使用键来访问字典中的值。如果键不存在会引发 KeyError，可以使用 get() 方法避免异常。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
print(person["name"])             # 输出 'yanchen'
print(person.get("age"))          # 输出 18
print(person.get("gender", "N/A"))  # 输出 'N/A'，若键不存在返回默认值

2.2 添加和修改键值对

  • 如果键已存在，则修改该键的值；如果键不存在，则添加新的键值对。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
person["city"] = "Changsha"       # 添加新的键值对
person["age"] = 18                # 修改已有键的值
print(person)                     # 输出 {'name': 'yanchen', 'age': 18, 'city': 'Changsha'}

2.3 删除键值对

  • 使用 del 语句或 pop() 方法删除指定的键值对。popitem() 方法可以随机删除字典中的最后一对键值。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18, "city": "Changsha"}
del person["city"]                # 删除指定键
age = person.pop("age")           # 使用 pop() 获取并删除指定键
print(person)                     # 输出 {'name': 'yanchen'}
print(age)                        # 输出 18

2.4 检查键是否存在

  • 使用 in 关键字检查键是否存在于字典中。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
print("name" in person)           # 输出 True
print("city" in person)           # 输出 False

3。 字典的常用方法（掌握）

Python 提供了多种方法来操作字典，这些方法可以帮助我们进行遍历、更新和获取键值对等操作。

3.1 keys()：获取所有键

  • 使用 keys() 方法返回字典中所有键的视图。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
print(person.keys())              # 输出 dict_keys(['name', 'age'])

3.2 values()：获取所有值

  • 使用 values() 方法返回字典中所有值的视图。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
print(person.values())            # 输出 dict_values(['yanchen', 18])

3.3 items()：获取所有键值对

  • 使用 items() 方法返回字典中所有键值对的视图，每个键值对以元组形式表示。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
print(person.items())             # 输出 dict_items([('name', 'yanchen'), ('age', 18)])

3.4 update()：更新字典

  • 使用 update() 方法将另一个字典或键值对序列合并到当前字典中，若有重复键则更新值。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
additional_info = {"city": "Changsha", "age": 18}
person.update(additional_info)
print(person)                     # 输出 {'name': 'yanchen', 'age': 18, 'city': 'Changsha'}

3.5 pop() 和 popitem()：删除键值对

  • pop(key)：删除并返回指定键的值。

  • popitem()：随机删除并返回字典中的最后一个键值对（Python 3.7 以后为删除最后一对）。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18, "city": "Changsha"}
age = person.pop("age")           # 删除并返回 'age' 的值
last_item = person.popitem()      # 随机删除并返回最后一个键值对
print(age)                        # 输出 18
print(last_item)                  # 输出 ('city', 'Changsha')

3.6 clear()：清空字典

  • 使用 clear() 方法删除字典中的所有键值对，将字典清空。

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
person.clear()
print(person)                     # 输出 {}

4. 字典的遍历（掌握）

字典遍历是字典操作中非常常见的一部分，通常用于处理每一个键值对。

  • 遍历键：

    person = {"name": "yanchen", "age": 18}
for key in person.keys():
    print(key)

  • 遍历值：

    for value in person.values():
    print(value)

  • 遍历键值对：

    for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

5. 字典的嵌套（掌握）

字典可以包含其他字典，形成嵌套结构，用于表示更复杂的数据关系。

  • 示例：

    student = {
    "name": "yanchen",
    "age": 18,
    "courses": {
        "math": 90,
        "science": 85
    }
}
print(student["courses"]["math"])  # 输出 90

6. 字典生成式（掌握）

字典生成式（Dictionary Comprehension）是一种简洁的生成字典的方式，可以用一行代码创建一个新的字典，常用于数据处理和过滤。

  • 基本语法：

    {key_expr: value_expr for item in iterable if condition}

  • 示例：

    squares = {x: x**2 for x in range(1, 6)}
print(squares)                     # 输出 {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

7. 字典的拷贝（了解）

字典的拷贝分为浅拷贝和深拷贝。

7.1 浅拷贝

  • 浅拷贝只复制字典的第一层元素，嵌套的字典仍然是引用。

    original = {"name": "yanchen", "courses": {"math": 90}}
shallow_copy = original.copy()
shallow_copy["courses"]["math"] = 100
print(original)                    # 输出 {'name': 'yanchen', 'courses': {'math': 100}}

7.2 深拷贝

  • 深拷贝递归地复制所有层级的元素，使用 copy 模块中的 deepcopy() 实现。

    import copy
original = {"name": "yanchen", "courses": {"math": 90}}
deep_copy = copy.deepcopy(original)
deep_copy["courses"]["math"] = 100
print(original)                    # 输出 {'name': 'yanchen', 'courses': {'math': 90}}

8. 字典的使用场景（了解）

字典适合用于存储和查找数据的场景，尤其是在以下情况中：

  1. 数据映射：存储键值对关系，如用户信息、配置数据等。

  2. 计数：可以用字典来统计元素出现的频率。

  3. 多层数据结构：当需要存储多层数据时，字典嵌套是常用方式。

  • 示例：计数应用：

    words = ["apple", "banana", "apple", "cherry"]
word_count = {}
for word in words:
    word_count[word] = word_count.get(word, 0) + 1
print(word_count)                  # 输出 {'apple': 2, 'banana': 1, 'cherry': 1}
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