3.3 字典：反映对应关系的映射类型
字典（dict）是包含若干“键：值”元素的无序可变序列，字典中的每个元素包含用冒号分隔开的“键”和“值”两部分，表示一种映射或对应关系，也称为关联数组。定义字典时，每个元素的“键”和“值”之间用冒号分隔，不同元素之间用逗号分隔，所有的元素放在一对大括号“{}”中。
字典中元素的“键”可以是Python中任意不可变数据，例如整数、实数、复数、字符串、元组等类型等可哈希数据，但不能使用列表、集合、字典或其他可变类型作为字典的“键”。另外，字典中的“键”不允许重复，“值”是可以重复的。字典在内部维护的哈希表使得检索操作非常快。使用内置字典类型dict时不要太在乎元素的先后顺序，如果确实在乎元素顺序可以使用collections的OrderedDict类。值得一提的是，在Python 3.6中又对内置类型dict进行了优化，比Python 3.5.x大概能节约20%～25%的内存空间。
3.3.1 字典创建与删除
使用赋值运算符“=”将一个字典赋值给一个变量即可创建一个字典变量。
>>>aDict={'server': 'db.diveintopython3.org', 'database': 'mysql'}
也可以使用内置类dict以不同形式创建字典，在第2章曾经介绍过这种用法，实际上是调用了dict类的构造方法。
>>>x=dict() #空字典
>>>x={} #空字典
>>>keys=['a', 'b', 'c', 'd']
>>>values=[1,2,3,4]
>>>dictionary=dict(zip(keys, values)) #根据已有数据创建字典
>>>d=dict(name='Dong', age=39) #以关键参数的形式创建字典
>>>aDict=dict.fromkeys(['name', 'age', 'sex'])
#以给定内容为“键”
#创建“值”为空的字典
>>>aDict
{'name': None, 'age': None, 'sex': None}
另外，Python还支持使用字典推导式快速生成符合特定条件的字典。
>>>{i:str(i) for i in range(1,5)}
{1: '1',2: '2',3: '3',4: '4'}
>>>x=['A', 'B', 'C', 'D']
>>>y=['a', 'b', 'b', 'd']
>>>{i:j for i, j in zip(x, y)}
{'A': 'a', 'C': 'b', 'B': 'b', 'D': 'd'}
与其他类型的对象一样，当不再需要时，可以直接删除字典，不再赘述。
3.3.2 字典元素的访问
字典中的每个元素表示一种映射关系或对应关系，根据提供的“键”作为下标可以访问对应的“值”，如果字典中不存在这个“键”会抛出异常。
>>>aDict={'age': 39, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>aDict['age'] #指定的“键”存在，返回对应的“值”
39
>>>aDict['address'] #指定的“键”不存在，抛出异常
KeyError: 'address'
为了避免程序运行时引发异常而导致崩溃，在使用下标的方式访问字典元素时，最好配合条件判断或者异常处理结构。
>>>aDict={'age': 39, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>if'Age'in aDict: #首先判断字典中是否存在指定的“键”
print(aDict['Age'])
else:
print('Not Exists.')
Not Exists.
>>>try: #使用异常处理结构
print(aDict['address'])
except:
print('Not Exists.')
Not Exists.
字典对象提供了一个get（）方法用来返回指定“键”对应的“值”，并且允许指定该键不存在时返回特定的“值”。例如：
>>>aDict.get('age') #如果字典中存在该“键”则返回对应的“值”
39
>>>aDict.get('address', 'Not Exists.') #指定的“键”不存在时返回指定的默认值
'Not Exists.'
>>>import string
>>>import random
>>>x=string.ascii_letters+string.digits
>>>z=''.join((random.choice(x) for i in range(1000)))#生成1000个随机字符
>>>d=dict()
>>>for ch in z: #遍历字符串，统计频次
d[ch]=d.get(ch,0)+1
>>>for k, v in sorted(d.items()): #查看统计结果
print(k, ':', v)
字典对象的setdefault（）方法用于返回指定“键”对应的“值”，如果字典中不存在该“键”，就添加一个新元素并设置该“键”对应的“值”（默认为None）。
>>>aDict.setdefault('address', 'SDIBT') #增加新元素
'SDIBT'
>>>aDict
{'age': 39, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'address': 'SDIBT', 'sex': 'male'}
对字典对象直接进行迭代或者遍历时默认是遍历字典的“键”，如果需要遍历字典的元素必须使用字典对象的items（）方法明确说明，如果需要遍历字典的“值”则必须使用字典对象的values（）方法明确说明。当使用len（）、max（）、min（）、sum（）、sorted（）、enumerate（）、map（）、filter（）等内置函数以及成员测试运算符in对字典对象进行操作时，也遵循同样的约定。
>>>aDict={'age': 39, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>for item in aDict: #默认遍历字典的“键”
print(item, end='')
age score name sex
>>>for item in aDict.items(): #明确指定遍历字典的元素
print(item, end='')
('age',39) ('score', [98,97]) ('name', 'Dong') ('sex', 'male')
>>>aDict.items()
dict_items([('age',37), ('score', [98,97]), ('name', 'Dong'), ('sex', 'male')])
>>>aDict.keys()
dict_keys(['age', 'score', 'name', 'sex'])
>>>aDict.values()
dict_values([37, [98,97], 'Dong', 'male'])
3.3.3 元素的添加、修改与删除
当以指定“键”为下标为字典元素赋值时，有两种含义：①若该“键”存在，则表示修改该“键”对应的值；②若不存在，则表示添加一个新的“键：值”对，也就是添加一个新元素。
>>>aDict={'age': 35, 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>aDict['age']=39 #修改元素值
>>>aDict['address']='SDIBT' #添加新元素
>>>aDict #使用字典时并不需要太在意元素顺序
{'age': 39, 'address': 'SDIBT', 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
使用字典对象的update（）方法可以将另一个字典的“键：值”一次性全部添加到当前字典对象，如果两个字典中存在相同的“键”，则以另一个字典中的“值”为准对当前字典进行更新。
>>>aDict={'age': 37, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>aDict.update({'a':97, 'age':39}) #修改’age’键的值，同时添加新元素’a':97
>>>aDict
{'score': [98,97], 'sex': 'male', 'a': 97, 'age': 39, 'name': 'Dong'}
字典对象的setdefault（）方法也可以用来为字典添加新元素，3.3.2节中已经介绍了该方法的用法。如果需要删除字典中指定的元素，可以使用del命令。
>>>del aDict['age'] #删除字典元素
>>>aDict
{'score': [98,97], 'sex': 'male', 'a': 97, 'name': 'Dong'}
字典对象的pop（）和popitem（）方法可以弹出并删除指定的元素。
>>>aDict={'age': 37, 'score': [98,97], 'name': 'Dong', 'sex': 'male'}
>>>aDict.popitem() #弹出一个元素，对空字典会抛出异常
('age',37) #在Python 3.6.X中结果略有不同，是正常的
>>>aDict.pop('sex') #弹出指定键对应的元素
'male'
>>>aDict
{'score': [98,97], 'name': 'Dong'}
字典对象的clear（）方法用于清空字典对象中的所有元素；copy（）方法返回字典对象的浅复制，关于浅复制的介绍请参考3.1.3节的介绍。
3.3.4 标准库collections中与字典有关的类
Python标准库中提供了很多扩展功能，大幅度提高了开发效率。这里主要介绍collections中OrderedDict类、defaultdict类和Counter类，deque、namedtuple以及其他更多的类将在后面章节中进行介绍。
1.OrderedDict类
Python内置字典dict是无序的，如果需要一个可以记住元素插入顺序的字典，可以使用collections.OrderedDict。
>>>import collections
>>>x=collections.OrderedDict() #有序字典
>>>x['a']=3
>>>x['b']=5
>>>x['c']=8
>>>x
OrderedDict([('a',3), ('b',5), ('c',8)])
2.defaultdict类
前面3.3.2节中字母出现频次统计的问题，也可以使用collections模块的defaultdict类来实现。
>>>import string
>>>import random
>>>x=string.ascii_letters+string.digits+string.punctuation
>>>z=''.join([random.choice(x) for i in range(1000)])
>>>from collections import defaultdict
>>>frequences=defaultdict(int) #所有值默认为0
>>>frequences
defaultdict(<class'int'>, {})
>>>for item in z:
frequences[item]+=1 #修改每个字符的频次
>>>frequences.items()
创建defaultdict对象时，传递的参数表示字典中值的类型，除了上面代码演示的int类型，还可以是任意合法的Python类型。
>>>from collections import defaultdict
>>>games=defaultdict(list) #使用list作为值类型
>>>games #所有值默认为空列表
defaultdict(<class'list'>, {})
>>>games['name'].append('dong') #可直接为字典games添加元素
>>>games['name'].append('zhang')
>>>games['score'].append(90)
>>>games['score'].append(93)
>>>games
defaultdict(<class'list'>, {'score': [90,93], 'name': ['dong', 'zhang']})
3.Counter类
对于频次统计的问题，使用collections模块的Counter类可以更加快速地实现这个功能，并且能够提供更多的功能，例如，查找出现次数最多的元素。
>>>from collections import Counter
>>>frequences=Counter(z) #这里的z还是前面代码中的字符串对象
>>>frequences.items()
>>>frequences.most_common(1) #返回出现次数最多的一个字符及其频率
>>>frequences.most_common(3) #返回出现次数最多的前3个字符及其频率