5.2　创建和使用字典

在Python中，创建字典的语法格式如下：

>>> d = {key1 : value1, key2 : value2 }

字典由多个键及其对应的值构成的键值对组成（一般把一个键值对称为一个项）。字典的每个键值对（key/value）用冒号（:）分隔，每个项之间用逗号（,）分隔，整个字典包括在花括号({})中。空字典（不包括任何项）由两个花括号组成，如{}。

在定义的一个字典中，键必须是唯一的，一个字典中不能出现两个或两个以上相同的键，若出现，则执行直接报错，但值可以有相同的。在字典中，键必须是不可变的，如字符串、数字或元组，但值可以取任何数据类型。

下面是一个简单的字典示例：

>>> dict_define={'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '002'}
>>> dict_define
{'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '002'}

也可以为如下形式：

>>> dict_1={'abc': 456}
>>> dict_1
{'abc': 456}
>>> dict_2={'abc': 123, 98.6: 37}
>>> dict_2
{'abc': 123, 98.6: 37}

5.2.1　dict()函数

在Python中，可以用dict()函数，通过其他映射（如其他字典）或键值对建立字典，示例如下：

>>> student=[('name','小智'),('number','001')]
>>> student
[('name', '小智'), ('number', '001')]
>>> type(student)
<class 'list'>
>>> student_info=dict(student)
>>> type(student_info)
<class 'dict'>
>>> print(f'学生信息：{student_info}')
学生信息：{'name': '小智', 'number': '001'}
>>> student_name=student_info['name']
>>> print(f'学生姓名：{student_name}')
学生姓名：小智
>>> student_num=student_info['number']   #从字典中轻松获取学生序号
>>> print(f'学生序号：{student_num}')
学生学号：001

由输出结果可以看到，可以使用dict()函数将序列转换为字典。并且字典的操作很简单，5.1节中期望的功能也很容易实现。

dict函数可以通过关键字参数的形式创建字典，示例如下：

>>> student_info=dict(name='小智',number='001')
>>> print(f'学生信息：{student_info}')
学生信息：{'name': '小智', 'number': '001'}

由输出结果可以看到，通过关键字参数的形式创建了字典。

需要补充一点：字典是无序的，就是不能通过索引下标的方式从字典中获取元素，例如：

>>> student_info=dict(name='小智',number='001')
>>> student_info[1]
Traceback (most recent call last):
  File "<pyshell#139>", line 1, in <module>
    student_info[1]
KeyError: 1

由输出结果可以看到，在字典中，不能直接使用索引下标的方式（类似列表）取得字典中的元素，这是因为字典是无序的。

通过关键字创建字典是dict()函数非常有用的一个功能，应用非常便捷，在实际项目应用中，可以多加使用。

5.2.2　字典的基本操作

字典的基本操作大部分与序列（sequence）类似，字典有修改、删除等基本操作。下面逐一进行具体的讲解。

1．修改字典

字典的修改包括字典的更新和新增两个操作。

字典的更新，是指对已有键值对进行修改，操作结果是保持现有键值对数量不变，但其中某个或某几个的键、值或键值发生了变更。

字典的新增，指的是向字典添加新内容，操作的结果是在字典中增加至少一个新的键值对，键值对数量会比新增之前至少多一个。

字典的更新和新增操作示例如下：

>>> student={'小萌':'000','小智':'001','小强':'002'}
>>> print(f'更改前，student：{student}')
更改前，student：{'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '002'}
>>> xiaoqiang_num=student['小强']
>>> print(f'更改前，小强的序号是：{xiaoqiang_num}')
更改前，小强的序号是：002
>>> student['小强']='005'  #更新小强的序号为005
>>> xiaoqiang_num=student['小强']
>>> print(f'更改后，小强的序号是：{xiaoqiang_num}')
更改后，小强的序号是：005
>>> print(f'更改后，student：{student}')
更改后，student：{'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '005'}
>>> student['小张']='003'  #添加一个学生
>>> xiaozhang_num=student['小张']
>>> print(f'小张的序号是：{xiaozhang_num}')
小张的序号是：003
>>> print(f'添加小张后，student：{student}')
添加小张后，student：{'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '005', '小张': '003'}

由输出结果可以看到，对字典的修改和添加操作均成功。

2．删除字典元素

此处字典元素的删除指的是显式删除，显式删除一个字典元素用del命令，操作示例如下：

>>> student={'小强': '002', '小萌': '000', '小智': '001', '小张': '003'}
>>> print(f'删除前:{student}')
删除前:{'小强': '002', '小萌': '000', '小智': '001', '小张': '003'}
>>> del student['小张']  #删除键值为“小张”的键
>>> print(f'删除后:{student}')
删除后:{'小强': '002', '小萌': '000', '小智': '001'}

由输出结果可以看到，变量student在删除前有一个键为小张，值为003的元素，执行删除键为小张的操作后，键为小张，值为003的元素就不存在了，即对应键值对被删除了。所以在字典中，可以通过删除键来删除一个字典元素。

在Python中，除了可以删除键，还可以直接删除整个字典，例如：

由输出结果可以看到，通过删除变量student，就删除了整个字典。字典删除后就不能进行访问了，这是因为执行del操作后，字典就不存在了，字典变量（如上面的student变量）也不存在了，继续访问不存在的变量，就会报变量没有定义的错误。

3．字典键的特性

在Python中，字典中的值可以没有限制地取任何值，既可以是标准对象，也可以是用户定义的对象，但键不行。

对于字典，需要强调以下两点：

（1）在一个字典中，不允许同一个键出现两次，即键不能相同。创建字典时如果同一个键被赋值两次或以上，则最后一次的赋值会覆盖前一次的赋值，示例如下：

    >>> student={'小萌': '000', '小智': '001', '小萌': '002'}  #小萌赋两次值，第一次000，
第二次002
    >>> print(f'学生信息：{student}')
    学生信息：{'小萌': '002', '小智': '001'}   #输出结果中小萌的值为002

由输出结果可以看到，示例中对键为小萌的元素做了两次赋值操作，但输出结果中只有一个键为小萌的元素，并且对应值为第二次的赋值。

（2）字典中的键必须为不可变的，可以用数字、字符串或元组充当，但不能用列表，示例如下：

由输出结果可以看到，在字典中，可以使用元组做键，因为元组是不可变的。但不能用列表做键，因为列表是可变的，使用列表做键，运行时会提示类型错误。

4．len函数

在字典中，len()函数用于计算字典中元素的个数，也可以理解为字典中键的总数，示例如下：

    >>> student={'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '002','小张': '003', '小李':
'004'}
    >>> print(f'字典元素个数为：{len(student)}')
    字典元素个数为：5

由输出结果可以看到，通过使用len()函数，得到字典student变量中的元素个数为5。

5．type函数

type()函数用于返回输入的变量的类型，如果输入变量是字典就返回字典类型，示例如下：

    >>> student={'小萌': '000', '小智': '001', '小强': '002','小张': '003', '小李':
'004'}
    >>> print(f'字典的类型为：{type(student)}')
    字典的类型为：<class 'dict'>

由输出结果可以看到，通过type()函数得到student变量的类型为字典（dict）类型。

5.2.3　字典和列表比较

假如给你一个任务，让你从一堆名字中查找某个名字，找到名字后再找到这个名字对应的序号，名字和序号是一一对应的，就如此时在字典屋的Python快乐学习班的全体同学都有一个唯一的序号。

根据目前所学，可以有两种实现方式：list（列表）和dict（字典）。

方式一：使用list（列表）实现。如果用list实现，需要定义两个列表，一个列表存放名字，一个列表存放序号，并且两个列表中的元素有一一对应关系。使用列表的方式，要先在名字列表中找到对应的名字，再从序号列表中取出对应的序号，使用列表的方式会发现，当list列表越长时，耗时也越长。

方式二：使用dict（字典）实现。如果用dict实现，只需要一个名字和序号一一对应的字典，就可以直接根据名字查找序号，无论字典有多大，查找速度都不会变。

为什么dict查找速度这么快？

因为在Python中，dict字典的实现原理和查字典类似，而list的实现原理则和标准的复读机类似，只能从左往右，一个不漏地读一遍。假设字典包含10000个汉字，要查某一个汉字时，一种方法是把字典从第一页往后翻，每一页从左到右，从上往下查找，直到找到想要的汉字为止，这种方式就是在list中查找元素的方式，所以当list越大时，查找会越慢。另一种方法是在字典的索引表里（如部首表）查这个汉字对应的页码，然后直接翻到该页找到这个汉字。用这种方式，无论找哪个汉字，查找速度都会非常快，不会随着字典大小的增加而变慢。

dict就是第二种实现方法，给定一个名字，比如要查找5.2.2节中，变量student中“小萌”的序号，在dict内部就可以直接计算出“小萌”存放序号的“页码”，也就是000存放的内存地址，直接取出来即可，所以速度非常快。

综上所述，list和dict各有以下几个特点。

字典dict的特点是：

（1）查找和插入的速度极快，不会随着字典中键的增加而变慢。

（2）字典需要占用大量内存，内存浪费多。

（3）字典中的元素是无序的，即不能通过索引下标的方式从字典中取元素。

列表list的特点是：

（1）查找和插入时间随着列表中元素的增加而增加。

（2）列表占用空间小，浪费内存很少。

（3）列表的元素是有序的，即可以通过索引下标从列表中取元素。

所以，字典dict可以理解为通过空间换取时间，而列表list则是通过时间换取空间的。

字典dict可以用在很多需要高速查找的地方，在Python代码中几乎无处不在，正确使用dict非常重要，需要牢记dict的键必须是不可变对象。