Python数据类型-字典(dict)介绍

阅读量:次 Authors: 阳哥 2021-08-23 TUTORIALS
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Python基础-Python数据类型-字典(dict)介绍

大家好，我是阳哥。

字典（dict）是 python 中的基础数据类型之一，字典的设计并不复杂，我们经常会用到这种数据类型。

同时，字典也有一些比较实用的情景。

学习任何一种编程语言，基础数据类型都是必备的底层基础，今天，我们来学习下 Python 中字典的使用。

主要内容包括：

字典的基本用法
字典推导式
嵌套字典

01 基本用法

在 Python 中，字典是一种可以将相关的两个信息关联起来的操作，并且字典可存储的信息量几乎不受限制。

字典是 Python 提供的一种常用的数据结构，它用于存放具有映射关系的数据。为了保存具有映射关系的数据，Python 提供了字典，字典相当于保存了两组数据，其中一组数据是关键数据，被称为 key；另一组数据可通过 key 来访问，被称为 value。

创建字典

字典是以 key、value 的形式创建的。

字典的每个键值 key=>value 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 ,格式如下所示：

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

一般情况下，字典的创建可以有以下几种方式：

# 创建一个空的字典
my_dict1 = {}

# 创建 key 值为整数的字典
my_dict2 = {1: 'apple', 2: 'ball'}

# 创建 key 值为 string 的字典
my_dict3 = {'name1': 'apple', 'name2': 'ball'}

# 创建 key 值为 数字 和 string 混合的字典
my_dict4 = {'name': 'apple', 1: [2, 4, 3]}

# 用 dict() 函数创建字典
my_dict5 = dict({1:'apple', 2:'ball'})

# 以元组的形式组成序列创建字典
my_dict6 = dict([(1,'apple'), (2,'ball')])

print('my_dict1:', my_dict1)
print('my_dict2:', my_dict2)
print('my_dict3:', my_dict3)
print('my_dict4:', my_dict4)
print('my_dict5:', my_dict5)
print('my_dict6:', my_dict6)

结果如下：

    my_dict1: {}
    my_dict2: {1: 'apple', 2: 'ball'}
    my_dict3: {'name1': 'apple', 'name2': 'ball'}
    my_dict4: {'name': 'apple', 1: [2, 4, 3]}
    my_dict5: {1: 'apple', 2: 'ball'}
    my_dict6: {1: 'apple', 2: 'ball'}

也可以通过下面的方式来创建空白字典

# 创建空白字典的另一种方式
my_dict7 = dict()

# print('my_dict7:', my_dict7)
my_dict7

结果如下：

{}

获取字典中的元素

通过 key 来获取 value

获取字典中的元素，可以直接通过 key 值来获取对应的 value，如下：

my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3]}

print(my_dict8['name'])
print(my_dict8.get('name'))

结果如下：

    John
    John

请注意，如果字典的key值中没有该元素，则不能获取相应的 value，这种情况下产生错误。

print(my_dict8['name1'])

结果如下：

    ---------------------------------------------------------------------------

    KeyError                                  Traceback (most recent call last)

    <ipython-input-4-eedb02e2ace8> in <module>
    ----> 1 print(my_dict8['name1'])
    
    KeyError: 'name1'

通过 value 来获取 key

通过 value 来获取 key 值，在 Python 中并没有提供直接的方法，我们可以通过自定义函数来实现，如下：

def get_keys(d, value):
    return [k for k,v in d.items() if v == value]

函数中，d 是字典。

在字典中修改或添加元素

在字典中，可以修改已有 key 对应的 value 值，或者添加新的 key-value 键值对数据，如下：

my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3]}

# 修改已有 key 对应的 value 的值
my_dict8['age'] = 98

# 添加新的 key-value 数据组
my_dict8['gender'] = 'man'

my_dict8

结果如下：

    {'name': 'John', 'age': 98, 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

从字典中删除元素

从字典中删除元素，或者删除整个字典，有以下一些方式。

pop() 方法

移除字典数据pop()方法的作用是：删除指定给定键所对应的值，返回这个值并从字典中把它移除。

# 使用 pop()方法来删除
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3]}

my_dict8.pop('age')

my_dict8

结果如下：

    {'name': 'John', 1: [2, 4, 3]}

del 方法

# 使用 del 方法来删除
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3]}

del my_dict8['name']

my_dict8

结果如下：

    {'age': 25, 1: [2, 4, 3]}

popitem() 方法

# 使用 popitem()方法来删除
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 
            'gender': 'man', 'school': 'UCI', 'city': 'NewYork'}

my_dict8.popitem()

my_dict8

结果如下：

    {'name': 'John', 'age': 25, 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man', 'school': 'UCI'}

关于 popitem() 方法：

在Python 3.5版本以及之前的时候，使用 popitem() 可能是随机删除的，但我曾经用的 Python3.6版本，好像不是随机删除的，是删除的最后一项。

从 Python 3.7 版本开始，使用 popitem() 方法是删除最后一项，因为字典默认是记住了顺序的：

Ordered dictionaries are just like regular dictionaries but have some extra capabilities relating to ordering operations. They have become less important now that the built-in dict class gained the ability to remember insertion order (this new behavior became guaranteed in Python 3.7).

另外，我查阅了一下 Python3.7 版本中的描述，如下：

popitem()

Remove and return a (key, value) pair from the dictionary. Pairs are returned in LIFO order.

popitem() is useful to destructively iterate over a dictionary, as often used in set algorithms. If the dictionary is empty, calling popitem() raises a KeyError.

Changed in version 3.7: LIFO order is now guaranteed. In prior versions, popitem() would return an arbitrary key/value pair.

https://docs.python.org/3/library/stdtypes.html#mapping-types-dict

在 Python3.7 版本中，是按照 LIFO 的原则进行删除的，是有序进行删除的。

LIFO （Last-in, first-out）即后进来的先删除（也可理解为按后面往前的排序进行删除）

clear()方法

clear()方法是用来清除字典中的所有数据，因为是原地操作，所以返回 None（也可以理解为没有返回值）

# 使用 clear()方法来清空字典中的所有数据，返回的是一个空字典
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

my_dict8.clear()

my_dict8

结果如下：

{}

del 方法

del 方法可以删除字典中指定 key 值的内容。

另外， del 可以删除整个字典，与 clear() 方法的清空字典中所有数据是不一样的。演示如下：

使用 del方法是删除字典中指定 key 值对应的内容

# 使用 del方法是删除字典中指定 key 值对应的内容
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

del my_dict8['age']

my_dict8

结果如下：

    {'name': 'John', 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

使用 del方法是删除整个字典，删除后，再运行程序，会报错误

# 使用 del方法是删除整个字典，删除后，再运行程序，会报错误
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

del my_dict8

my_dict8

结果如下：

    ---------------------------------------------------------------------------

    NameError                                 Traceback (most recent call last)

    <ipython-input-11-3d2a02242727> in <module>
          4 del my_dict8
          5 
    ----> 6 my_dict8
    

    NameError: name 'my_dict8' is not defined

字典内置函数&方法

Python字典包含了以下内置函数：

序号	函数及描述
len(dict)	计算字典元素个数，即键的总数。
str(dict)	输出字典可打印的字符串表示。
type(variable)	返回输入的变量类型，如果变量是字典就返回字典类型。

len(), str(), type() 函数

my_dict6 = dict([(1,'apple'), (2,'ball')])
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

print(len(my_dict8))
print(str(my_dict6))
print(type(my_dict8))

结果如下：

    4
    {1: 'apple', 2: 'ball'}
    <class 'dict'>

Python字典包含以下一些方法：

函数	函数描述
clear()	删除字典内所有元素，返回空字典
copy()	返回一个字典的浅复制
fromkeys(seq[, val])	创建一个新字典，以序列 seq 中元素做字典的键，val 为字典所有键对应的初始值
get(key, default=None)	返回指定键的值，如果值不在字典中返回 default 值
items()	以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组
keys()	以列表返回一个字典所有的键
setdefault(key, default=None)	和 get()类似, 但如果键不存在于字典中，将会添加键并将值设为 default
update(dict2)	把字典 dict2 的键/值对更新到 dict里
values()	以列表返回字典中的所有值
pop(key[,default])	删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。 key 值必须给出。否则，返回 default值。
popitem()	随机返回并删除字典中的一对键和值。 Python 3.6及以后版本，以 LIFO 的原则进行删除的，是有序进行删除的。

clear(), get(), pop(), popitem() 等在上面已介绍的方法，这里不做重复，仅演示其他方法的使用。

copy, keys, values, items 方法

my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

print('copy:', my_dict8.copy())
print('keys:', my_dict8.keys())
print('values:', my_dict8.values())
print('items:', my_dict8.items())

结果如下：

    copy: {'name': 'John', 'age': 25, 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}
    keys: dict_keys(['name', 'age', 1, 'gender'])
    values: dict_values(['John', 25, [2, 4, 3], 'man'])
    items: dict_items([('name', 'John'), ('age', 25), (1, [2, 4, 3]), ('gender', 'man')])

update 方法

通过 update 方法，可以更新字典的数据内容：

my_dict6 = {'name': 'Lemon', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}
my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

my_dict8.update(my_dict6)

my_dict8

结果如下：

    {'name': 'Lemon', 'age': 25, 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

fromkeys 方法

fromkeys（）方法的演示如下：

请注意，该结果与 zip（）方法之后的结果是不一样的。

seq = ['name', 'age', 'city']
value = ['Lemon', 18, 'cs']

my_dict9 = dict.fromkeys(seq, value)

my_dict9

结果如下：

    {'name': ['Lemon', 18, 'cs'],
     'age': ['Lemon', 18, 'cs'],
     'city': ['Lemon', 18, 'cs']}

zip（）方法

seq = ['name', 'age', 'city']
value = ['Lemon', 18, 'cs']

my_dict10 = dict(zip(seq, value))

my_dict10

结果如下：

    {'name': 'Lemon', 'age': 18, 'city': 'cs'}

setdefault 方法

dict.setdefault(key, default=None)

该方法接收两个参数，第一个参数是健的名称，第二个参数是默认值。

假如字典中不存在给定的键，则把默认值赋值给对应的value，并返回默认值；

反之，不修改value，只返回value。

my_dict8 = {'name': 'John', 'age': 25 , 1: [2, 4, 3], 'gender': 'man'}

print('字典中存在的key，返回对应value：', my_dict8.setdefault('age', 0))
print('字典中不存在的key，返回默认值：', my_dict8.setdefault('age1', 0))

结果如下：

    字典中存在的key，返回对应value： 25
    字典中不存在的key，返回默认值： 0

此外，还可以用 setdefault() 方法统计一个列表里单词出现的次数：

# 用 setdefault() 方法统计一个列表里单词出现的次数
strings = ('Lemon', 'kitten', 'Lemon', 'Lemon',
           'lemon_zs', 'Lemon', 'Lemon', 'lemon_zs')
counts = {}
for kw in strings:
    counts[kw] = counts.setdefault(kw, 0) + 1

counts

结果如下：

    {'Lemon': 5, 'kitten': 1, 'lemon_zs': 2}

02 字典推导式（dict comprehension）

字典推导式的一般表达式如下：

{key: value for (key, value) in iterable}

有些用法与列表推导式是类似的，可以参考下面的内容：

用字典推导式的方法创建字典：

my_dict01 = {x: x*x for x in range(6)}

my_dict01

结果如下：

    {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

通过两个list创建字典：

keys = ['name', 'age', 'city']
values = ['Lemon', 18, 'cs']

my_dict02 = {k:v for (k,v) in zip(keys,values)}

my_dict02

结果如下：

    {'name': 'Lemon', 'age': 18, 'city': 'cs'}

在特定条件下，用字典推导式的方法创建字典：

my_dict03 = {x: x*x for x in range(10) if x%2==0}

my_dict03

结果如下：

    {0: 0, 2: 4, 4: 16, 6: 36, 8: 64}

03 嵌套型字典

什么是嵌套型的字典

字典是以 key、value 的形式创建的，而嵌套型的字典有一个特征，就是 key 对应的 value 值也可以是一个字典。最简洁的嵌套型字典如下：

d = {key1 : {key3 : value3}, 
     key2 : {key4 : value4} }

创建一个嵌套型字典

nested_dict01 = {1: {'name':'Lemon', 'age': '18', 'city':'cs'},
                2: {'name':'Lemon_zs', 'age': '18', 'city':'changsha'}}
nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
     2: {'name': 'Lemon_zs', 'age': '18', 'city': 'changsha'}}

上述的嵌套型字典中，字典第一层的 key 分别是 1 和 2，而他们对应的 value 值又是都是字典，里面的字典的 key 都是 “name”, “age” 和 “city”，但对应的 value 不一样。

从嵌套型字典中获取元素

从嵌套型字典中获取元素，跟从 list，以及数组中获取元素时有些类似的。

嵌套型字典用 [] 进行不同层级元素的获取。

nested_dict01 = {1: {'name':'Lemon', 'age': '18', 'city':'cs'},
                2: {'name':'Lemon_zs', 'age': '18', 'city':'changsha'}}

print(nested_dict01[1]['name'])
print(nested_dict01[2]['city'])

结果如下：

    Lemon
    changsha

修改嵌套型字典的元素（更改、增加或删除元素）

针对嵌套型字典，同样是可以更新、增加或删除元素的.

增加一个空的字典

nested_dict01 = {1: {'name':'Lemon', 'age': '18', 'city':'cs'},
                2: {'name':'Lemon_zs', 'age': '18', 'city':'changsha'}}

# 增加一个空的字典
nested_dict01[3] = {}

nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
     2: {'name': 'Lemon_zs', 'age': '18', 'city': 'changsha'},
     3: {}}

修改或增加新的元素

# 修改元素内容
nested_dict01[2]['age'] = '26'

# 增加新的元素
nested_dict01[3]['name'] = 'zws'
nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
     2: {'name': 'Lemon_zs', 'age': '26', 'city': 'changsha'},
     3: {'name': 'zws'}}

在嵌套型字典中直接添加一个字典

# 在嵌套型字典中直接添加一个字典
nested_dict01[5]={'name': 'rx', 'age':'3', 'city':'ly'}
nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
{'name': 'Lemon_zs', 'age': '26', 'city': 'changsha'},
{'name': 'zws'},
{'name': 'rx', 'age': '3', 'city': 'ly'}}

删除某个具体元素内容

# 删除某个具体元素内容
del nested_dict01[5]['city']
nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
{'name': 'Lemon_zs', 'age': '26', 'city': 'changsha'},
{'name': 'zws'},
{'name': 'rx', 'age': '3'}}

删除嵌套字典里面的某个字典

# 删除嵌套字典里面的某个字典
del nested_dict01[5]
nested_dict01

结果如下：

    {1: {'name': 'Lemon', 'age': '18', 'city': 'cs'},
     2: {'name': 'Lemon_zs', 'age': '26', 'city': 'changsha'},
     3: {'name': 'zws'}}

通过 for 循环来获取嵌套字典内的元素

for main_id, main_info in nested_dict01.items():
    print('\nmain id: ', main_id)
    
    for key in main_info:
        print(key+':', main_info[key])

结果如下：

    
    main id:  1
    name: Lemon
    age: 18
    city: cs
    
    main id:  2
    name: Lemon_zs
    age: 26
    city: changsha
    
    main id:  3
    name: zws

用 pprint 输出嵌套型字典

用 pprint 可以使字典显示层次更清晰，需要安装 pprint，安装命令如下：

pip install pprint

演示如下：

# 需要安装 pprint
# pip install pprint
# pprint 可以使字典显示层次更清晰
import pprint

menu = {'dinner':{'chicken':'good','beef':'average',
                  'vegetarian':{'tofu':'good',
                                'salad':{'caeser':'bad',
                                         'italian':'average'}},
                  'pork':'bad'}}
pprint.pprint(menu)

结果如下：

    {'dinner': {'beef': 'average',
                'chicken': 'good',
                'pork': 'bad',
                'vegetarian': {'salad': {'caeser': 'bad', 'italian': 'average'},
                               'tofu': 'good'}}}

嵌套型字典的一些用途

可能有些疑惑，字典嵌套这么多层，在哪些地方可以用呢？

这里分享一个用途。嵌套型字典，经常在机器学习中的决策树算法中涉及到。

比如下面的 menu，是一个字典。它也可以用树的形式显示出来，这在决策树中会经常用到。

menu = {'dinner':{'chicken':'good','beef':'average',
                  'vegetarian':{'tofu':'good',
                                'salad':{'caeser':'bad',
                                         'italian':'average'}},
                  'pork':'bad'}}

示例：

from sklearn.tree import DecisionTreeClassifier, export_graphviz
from sklearn import tree
from sklearn.datasets import load_wine
from IPython.display import SVG
from graphviz import Source
from IPython.display import display
# load dataset
data = load_wine()

# feature matrix
X = data.data

# target vector
y = data.target

# class labels
labels = data.feature_names

# print dataset description
# print(data.DESCR)
estimator = DecisionTreeClassifier()
estimator.fit(X, y)

graph = Source(tree.export_graphviz(estimator, out_file=None
   , feature_names=labels, class_names=['0', '1', '2'] 
   , filled = True))
display(SVG(graph.pipe(format='svg')))

可视化效果如下：

04 小结

以上就是 python 中关于字典使用的基础内容，在实践中，咱们还会大量应用到字典。相对来说，嵌套字典会比较复杂些。当我们熟练使用字典的基本方法时，还是可以应对这些问题的。

有时候，也会有一些比较独特的字典，比如 key-value 键值对中的 value 是 pandas 中的 dataframe ，其基础原理，一些常用的方法还是一样的。

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

01 基本用法

创建字典

获取字典中的元素

通过 key 来获取 value

通过 value 来获取 key

在字典中修改或添加元素

从字典中删除元素

pop() 方法

del 方法

popitem() 方法

clear()方法

del 方法

字典内置函数&方法

len(), str(), type() 函数

copy, keys, values, items 方法

update 方法

fromkeys 方法

setdefault 方法

02 字典推导式（dict comprehension）

03 嵌套型字典

什么是嵌套型的字典

创建一个嵌套型字典

从嵌套型字典中获取元素

修改嵌套型字典的元素 （更改、增加或删除元素）

通过 for 循环来获取嵌套字典内的元素

用 pprint 输出嵌套型字典

嵌套型字典的一些用途

04 小结

修改嵌套型字典的元素（更改、增加或删除元素）