【Python基础】4. 数据类型之字典及其操作

## 数据类型之字典及其操作

[TOC]

### 1. 什么是字典

在Python中， `字典`  是一系列 `键—值` 对 。每个 `键` 都与一个 `值` 相关联，你可以使用 `键` 来访问与之相关联的值。与键相关联的值可以是数字、字符串、列表乃至字典。事实上，可将任何Python对象用作字典中的值。

在Python中，字典用放在 `花括号{}` 中的一系列 `键—值` 对表示，

示例：

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601'
}
print(student)
```

`键—值` 对是两个相关联的值。指定键时，Python将返回与之相关联的值。键和值之间用 冒号 分隔，而 `键—值` 对之间用逗号分隔。在字典中，你想存储多少个键—值对都可以。

### 2. 字典的增删改查

#### 2.1 查：字典访问

要获取与键相关联的值，可依次指定字典名和放在方括号内的键。

示例：

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601'
}
print(student['name'])
```

示例输出：

```
张三
```

#### 2.2 增：添加键—值对

字典是一种动态结构，可随时在其中添加键—值对。要添加键—值对，可依次指定字典名、用方括号括起的键和相关联的值。

可以在已有数据的字典中添加新的键—值对。

示例：

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601'
}
print(student)
student['no'] = '202010870101'
print(student)
```

示例输出：

```
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601'}
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601', 'no': '202010870101'}
```

也可以通过创建空的字典，然后再添加数据的形式增加键值对。

示例：

```python
student = {}
student['name'] = '张三'
student['college'] = '计算机学院'
student['class'] = '计算机1601'
print(student)
```

示例输出：

```
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601'}
```

#### 2.3 改：修改字典中的值

要修改字典中的值，可依次指定字典名、用方括号括起的键以及与该键相关联的新值。

示例：

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601'
}
print(student)
student['name'] = '李四'
student['class'] = '物联网1601'
print(student)
```

示例输出：

```
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601'}
{'name': '李四', 'college': '计算机学院', 'class': '物联网1601'}
```

#### 2.4 删：删除键—值对

对于字典中不再需要的信息，可使用del 语句将相应的键—值对彻底删除。使用del 语句时，必须指定字典名和要删除的键。

示例：

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601',
    'phone': '18808089999'
}
print(student)
del student['phone']
print(student)
```

示例输出：

```
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601', 'phone': '18808089999'}
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601'}
```

### 3. 遍历字典

一个Python字典可能只包含几个键—值对，也可能包含数百万个键—值对。鉴于字典可能包含大量的数据，Python支持对字典遍历。字典可用于以各种方式存储信息，因此有多种遍历字典的方式：可遍历字典的所有键—值对、键或值。

#### 3.1 遍历所有的键—值对

示例：遍历所有的键—值对

```python
student = {
    'name': '张三',
    'college': '计算机学院',
    'class': '计算机1601',
    'phone': '18808089999'
}
print(student)
for key, value in student.items():
    print(key + '\t：' + value)
```

示例输出：

```
{'name': '张三', 'college': '计算机学院', 'class': '计算机1601', 'phone': '18808089999'}
name	：张三
college	：计算机学院
class	：计算机1601
phone	：18808089999
```

#### 3.2 遍历所有的键

示例：遍历所有的键

```python
teacher_course = {
    '张老师': '数据结构',
    '李老师': '算法设计与分析',
    '王老师': '数据库系统概论',
    '赵老师': '数值分析'
}
print(teacher_course)
for teacher in teacher_course.keys():
    print(teacher)
```

示例输出：

```
{'张老师': '数据结构', '李老师': '算法设计与分析', '王老师': '数据库系统概论', '赵老师': '数值分析'}
张老师
李老师
王老师
赵老师
```

#### 3.3 遍历所有的值

示例：遍历所有的值

```python
teacher_course = {
    '张老师': '数据结构',
    '李老师': '算法设计与分析',
    '王老师': '数据库系统概论',
    '赵老师': '数值分析'
}
print(teacher_course)
for course in teacher_course.values():
    print(course)
```

示例输出：

```
{'张老师': '数据结构', '李老师': '算法设计与分析', '王老师': '数据库系统概论', '赵老师': '数值分析'}
数据结构
算法设计与分析
数据库系统概论
数值分析
```

#### 3.4 遍历时操作

在遍历字典的时候，还可以对字典进行相应操作后再进行遍历。

+ 可以排序后输出。即对键或者值进行排序后输出。

```python
teacher_course = {
    'zhang': '数据结构',
    'li': '算法设计与分析',
    'wang': '数据库系统概论',
    'zhao': '数值分析'
}
print(teacher_course)
for teacher in sorted(teacher_course.keys()):
    print(teacher)

```

示例输出：

```
{'zhang': '数据结构', 'li': '算法设计与分析', 'wang': '数据库系统概论', 'zhao': '数值分析'}
li
wang
zhang
zhao
```

+ 可以去重后输出。即如果涉及到的数据量较多，而且有重复的选项，可以剔除重复项。集合(set) 类似于列表，但每个元素都必须是独一无二的：

示例：

```python
teacher_course = {
    '张老师': '数据结构',
    '李老师': '算法设计与分析',
    '王老师': '数据结构',
    '赵老师': '数值分析'
}
print(teacher_course)
for course in set(teacher_course.values()):
    print(course)
```

示例输出：

```
{'张老师': '数据结构', '李老师': '算法设计与分析', '王老师': '数据结构', '赵老师': '数值分析'}
数据结构
数值分析
算法设计与分析
```

+ 判断某个键或者值是否存在。

示例：

```python
teacher_course = {
    '张老师': '数据结构',
    '李老师': '算法设计与分析',
    '王老师': '数据结构',
    '赵老师': '数值分析'
}
print(teacher_course)
if '数据库系统' not in teacher_course.keys():
    print('课程中没有数据库系统')
if '王老师' not in teacher_course.keys():
    print('没有王老师')
else:
    print('有王老师')
```

示例输出：

```
{'张老师': '数据结构', '李老师': '算法设计与分析', '王老师': '数据结构', '赵老师': '数值分析'}
课程中没有数据库系统
有王老师
```

### 4. 嵌套

有时候，需要将一系列字典存储在列表中，或将列表作为值存储在字典中，这称为**嵌套** 。你可以在列表中嵌套字典、在字典中嵌套列表甚至在字典中嵌套字典。

#### 4.1 列表中存储字典

示例：

```python
student_0 = {'name': '张三', 'class': '计算机1601'}
student_1 = {'name': '李四', 'class': '计算机1602'}
student_2 = {'name': '王五', 'class': '计算机1603'}
student_3 = {'name': '赵六', 'class': '计算机1604'}
students = [student_0, student_1, student_2, student_3]
print(students)
print(len(students))
for student in students:
    print(student)
```

示例输出：

```
[{'name': '张三', 'class': '计算机1601'}, {'name': '李四', 'class': '计算机1602'}, {'name': '王五', 'class': '计算机1603'}, {'name': '赵六', 'class': '计算机1604'}]
4
{'name': '张三', 'class': '计算机1601'}
{'name': '李四', 'class': '计算机1602'}
{'name': '王五', 'class': '计算机1603'}
{'name': '赵六', 'class': '计算机1604'}
```

#### 4.2 字典中存储列表

示例：

```python
school = {
    'name': '武汉理工大学',
    'college': ['材料学院', '化生学院', '计算机学院']
}
print(school)
print(school['college'])
for college in school['college']:
    print(college)
```

示例输出：

```
{'name': '武汉理工大学', 'college': ['材料学院', '化生学院', '计算机学院']}
['材料学院', '化生学院', '计算机学院']
材料学院
化生学院
计算机学院
```

示例：

```python
classes = {
    '计算机1601': ['张三', '李四', '王五'],
    '计算机1602': ['赵六', '田七'],
    '计算机1603': ['孙八', '周十一'],
    '计算机1604': ['吴十二', '郑十三', '冯宝宝']
}
for the_class, student_names in classes.items():
    print(the_class + '的学生有：')
    for student_name in student_names:
        print('\t' + student_name)
```

示例输出：

```
计算机1601的学生有：
	张三
	李四
	王五
计算机1602的学生有：
	赵六
	田七
计算机1603的学生有：
	孙八
	周十一
计算机1604的学生有：
	吴十二
	郑十三
	冯宝宝
```

#### 4.3 字典中存储字典

示例：

```python
students = {
    '张三': {
        'no': '1001',
        'phone': '18763336333',
        'city': '武汉市'
    },
    '李四': {
        'no': '1002',
        'phone': '18812345678',
        'city': '北京市'
    },
    '王五': {
        'no': '1003',
        'phone': '18998765432',
        'city': '南京市'
    }
}
print(students)
for name, info in students.items():
    print(name + '的信息如下：')
    print('\t学号为：' + info['no'] + '，手机号是：' + info['phone'] + '，居住在' + info['city'])
```

示例输出：

```
{'张三': {'no': '1001', 'phone': '18763336333', 'city': '武汉市'}, '李四': {'no': '1002', 'phone': '18812345678', 'city': '北京市'}, '王五': {'no': '1003', 'phone': '18998765432', 'city': '南京市'}}
张三的信息如下：
	学号为：1001，手机号是：18763336333，居住在武汉市
李四的信息如下：
	学号为：1002，手机号是：18812345678，居住在北京市
王五的信息如下：
	学号为：1003，手机号是：18998765432，居住在南京市
```

> 参考文献：
>
> [1] Python编程：从入门到实践