Python 字典的定义以及常用方法

1. 简介

Python 中的字典（dict）是一种可变的、无序的数据类型，用于存储键值对（key-value）的集合。字典是一个非常有用的数据结构，它可以快速查找和访问数据，提高程序的效率。本文将详细介绍字典的定义、常用方法以及一些示例代码。

2. 字典的定义和基本操作

字典通过大括号 {} 来定义，键和值之间使用冒号 : 分隔，键值对之间使用逗号 , 分隔。下面是一个示例：

# 定义一个字典
person = {"name": "Tom", "age": 20, "gender": "male"}
print(person)

运行结果：

{'name': 'Tom', 'age': 20, 'gender': 'male'}

上面的例子中，字典 person 包含了三个键值对，分别是 "name": "Tom"、"age": 20 和 "gender": "male"。

字典可以使用键来访问对应的值，例如：

# 访问字典的值
print(person["name"])    # 输出：Tom
print(person["age"])     # 输出：20
print(person["gender"])  # 输出：male

如果访问一个不存在的键，会抛出 KeyError 异常。可以使用 get() 方法来避免这种情况。例如：

# 使用 get() 方法访问字典的值
print(person.get("name"))    # 输出：Tom
print(person.get("height"))  # 输出：None

在上面的例子中，person.get("height") 会返回 None，而不会抛出异常。如果希望在键不存在时返回一个默认值，可以在 get() 方法中传入第二个参数。例如：

print(person.get("height", 180))  # 输出：180

3. 字典的常用方法

Python 字典提供了一些方便的方法来操作字典，下面是一些常用的方法的介绍：

3.1. len() 方法

len() 方法用于返回字典中键值对的数量。例如：

# 使用 len() 方法获取字典的长度
print(len(person))  # 输出：3

上面的例子中，字典 person 中包含了三个键值对，所以 len(person) 的值是 3。

3.2. keys() 方法

keys() 方法用于返回字典中所有键的列表，该列表是一个视图对象，可以使用 list() 方法将其转换为列表。例如：

# 使用 keys() 方法获取字典的所有键
keys = person.keys()
print(keys)  # 输出：dict_keys(['name', 'age', 'gender'])
print(list(keys))  # 输出：['name', 'age', 'gender']

3.3. values() 方法

values() 方法用于返回字典中所有值的列表，与 keys() 方法类似，也是返回一个视图对象，可以使用 list() 方法将其转换为列表。例如：

# 使用 values() 方法获取字典的所有值
values = person.values()
print(values)  # 输出：dict_values(['Tom', 20, 'male'])
print(list(values))  # 输出：['Tom', 20, 'male']

3.4. items() 方法

items() 方法用于返回字典中所有键值对的列表，每个键值对是一个元组。该方法也返回一个视图对象，可以使用 list() 方法将其转换为列表。例如：

# 使用 items() 方法获取字典的所有键值对
items = person.items()
print(items)  # 输出：dict_items([('name', 'Tom'), ('age', 20), ('gender', 'male')])
print(list(items))  # 输出：[('name', 'Tom'), ('age', 20), ('gender', 'male')]

3.5. in 和 not in 操作符

可以使用 in 操作符检查一个键是否存在于字典中，如果存在返回 True，否则返回 False。例如：

# 使用 in 操作符检查键是否存在
print("name" in person)        # 输出：True
print("height" in person)      # 输出：False
print("Tom" in person.values())  # 输出：True

4. 字典的遍历和修改

字典可以使用 for 循环遍历键或者键值对。例如：

# 遍历字典的键
for key in person:
    print(key)

运行结果：

name
age
gender

上面的例子中，for key in person 会依次遍历字典 person 的所有键。

如果需要同时获取键和对应的值，可以使用 items() 方法遍历键值对。例如：

# 遍历字典的键值对
for key, value in person.items():
    print(key, "->", value)

运行结果：

name -> Tom
age -> 20
gender -> male

可以通过索引或者 get() 方法修改字典的值。例如：

# 修改字典的值
person["age"] = 21
person["height"] = 180
print(person)  # 输出：{'name': 'Tom', 'age': 21, 'gender': 'male', 'height': 180}

上面的代码中，person["age"] = 21 将修改字典 person 中键 "age" 对应的值为 21；person["height"] = 180 则向字典中添加了一个新的键值对。

5. 字典的删除操作

字典的删除可以使用 del 语句或者 pop() 方法。例如：

# 删除字典中的键值对
del person["gender"]
print(person)  # 输出：{'name': 'Tom', 'age': 21, 'height': 180}

# 使用 pop() 方法删除字典中的键值对
person.pop("age")
print(person)  # 输出：{'name': 'Tom', 'height': 180}

# 清空字典中的所有元素
person.clear()
print(person)  # 输出：{}

上面的例子中，del person["gender"] 和 person.pop("age") 分别使用 del 语句和 pop() 方法来删除字典中的键值对。person.clear() 方法可以清空字典中的所有元素，使其变为空字典。

6. 字典的复制和合并

可以使用 copy() 方法来复制一个字典。例如：

# 复制字典
person = {"name": "Tom", "age": 20, "gender": "male"}
person_copy = person.copy()
print(person_copy)  # 输出：{'name': 'Tom', 'age': 20, 'gender': 'male'}

上面的例子中，person.copy() 返回一个新的字典 person_copy，包含了与原始字典 person 相同的键值对。

如果希望将两个字典合并为一个字典，可以使用 update() 方法。例如：

# 合并字典
person = {"name": "Tom", "age": 20}
info = {"gender": "male", "height": 180}
person.update(info)
print(person)  # 输出：{'name': 'Tom', 'age': 20, 'gender': 'male', 'height': 180}

上面的例子中，person.update(info) 方法将字典 info 的键值对添加到字典 person 中。

7. 字典的嵌套

Python 的字典中可以嵌套其他的字典作为值，也可以嵌套列表、元组等其他的数据结构。例如：

# 字典的嵌套
person = {
    "name": "Tom",
    "age": 20,
    "address": {
        "province": "Beijing",
        "city": "Beijing",
        "street": "Xinjiekou"
    },
    "hobbies": ["reading", "coding", "sports"]
}

print(person["name"])               # 输出：Tom
print(person["address"]["province"])  # 输出：Beijing
print(person["hobbies"][0])         # 输出：reading

上面的例子中，字典 person 的值中包含了一个键为 "address" 的子字典和一个键为 "hobbies" 的列表。