6 - Python内置结构 - 字典
1 字典介绍
在Python中字典属于一种映射类型，它和set相同，同样属于非线性结构存储，Python官方对dict有如下解释
- 一个映射对象映射一个可hash的值到任意一个对象上去。
- 映射是可变的对象。
- dict是当前唯一一个标准的映射类型。
- 字典的键几乎可以任意的值。
- 字典的值可以不必可hash，也就是说值可以是列表，字典，或者其他任意可变的对象
- 如果key相同，那么后面的value将会覆盖先前的value
- 不建议使用float类型作为字典的key
简单来说：字典是由key:value键值对组成的数据的集合，它的主要特点是 可变的、无序的、不重复的。
字典的key必须是可hash对象。
2 字典的基本操作
字典是除set集合以外另一种可变的非线性容器模型，在Python中非常强大，适合各种结构数据的存储、嵌套等。
2.1 字典的定义
字典的每个key到value的键值对用冒号(:)分割，每对之间用逗号(,)分割，整个字典包括在花括号({})中。例：{'a':1, 'b':2}，Python提供了多种创建字典的方式，如下：
- 基本格式：
d = dict()或者d = {} dict(**kwargs): 使用name=value对，来初始化一个字典dict(iterable, **kwargs)：使用可迭代对象和name=value构造字典，注意可迭代对象必须是一个二元结构dict(mapping, **kwargs): 使用一个字典构造另一个字典dic = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':[1,2,3]}dic = dict.fromkeys(iterable, value): 使用可迭代对象的值作为key生成字典,value默认为0，否则用指定的value对字典进行初始化。
In [114]: d1=dict()
In [115]: d2={}
In [118]: d3 = dict(a=1,b=2)
In [120]: d3
Out[120]: {'a': 1, 'b': 2}
In [124]: d4 = dict([('a',1),('b',2)], c=3, d=4)
In [125]: d5 = dict(d4,e=5,f=6)
In [126]: d7 = dict.fromkeys(range(5))
In [127]: d8 = dict.fromkeys(range(5),100)
In [128]: d7
Out[128]: {0: None, 1: None, 2: None, 3: None, 4: None}
In [131]: d8
Out[131]: {0: 100, 1: 100, 2: 100, 3: 100, 4: 100}
2.2 字典元素的访问
有如下三种方式访问字典的键值对：
d[key]: 返回key对应的value，key不存在抛出KeyError异常dict.get(key[, default]): 返回key对应的value，key不存在返回缺省值，如果没有设置缺省值赶回Nonedict.setdefault(key[, default]): 返回key对应的值value，key不存在，添加key:value键值对(value设置为default)，并返回value，如果default没有设置缺省为None
In [32]: dic = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':4}
In [33]: dic['a']
Out[33]: 1
In [34]: dic['e'] # 不存在'e'这个key，所以直接访问会出现异常
---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-34-87d22c709971> in <module>
----> 1 dic['e']
KeyError: 'e'
In [35]: dic.get('a') # key存在，则返回对应的值
Out[35]: 1
In [36]: dic.get('e') # 不存在，默认会返回None，ipython优化了None的输出，所以这里无显示
In [37]: dic.get('e','not exist') # 不存在时，由指定的default进行返回
Out[37]: 'not exist'
In [38]: dic.setdefault('a', 'ok?') # 设置a的值为ok?,a存在，所以返回a对应的值1
Out[38]: 1
In [39]: dic.setdefault('e', 'ok?') # 设置e的值为ok?，e不存在，所以设置并放回value(key不存在时等同于设置并访问了)
Out[39]: 'ok?'
In [40]: dic
Out[40]: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 'ok?'}
当然字典也可以被迭代访问,后面介绍
2.3 字典的增删改
由于字典可变、非线性、无序的特性，而且字典的key必须是可hash的对象，查找某个key也是直接hash()，然后找到对应的房间的，所以我们对它某个key的修改可以理解为是O(1)的操作，效率很高，主要有以下几种方法。
d[key] = value: 将key对应的值修改为value，key不存在添加新的key:value对。dic.update([other]) --> None: 使用另一个字典的k,v对更新本字典，key不存在时添加，存在时则覆盖，所以不会返回新的字典，属于原地修改。dic.pop(key[, default]): key存在，移除它，并返回它的value，key不存在返回指定的default，如果default未指定，那么会返回KeyError异常。dic.popitem(): 移除并返回一个任意的键值对，字典为empty时，抛出KeyError异常。dic.clear(): 清空字典。del dic['a']: 通用的删除变量方法。
In [41]: dic
Out[41]: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 'ok?'}
In [42]: dic['a'] = 1000
In [43]: dic
Out[43]: {'a': 1000, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 'ok?'}
In [44]: dic2 = {'a':200,'f':50}
In [45]: dic.update(dic2)
In [46]: dic
Out[46]: {'a': 200, 'b': 2, 'c': 3, 'd': 4, 'e': 'ok?', 'f': 50}
In [48]: dic.pop('a') # 弹出一个key'a'，key存在返回key对应的value
Out[48]: 200
In [49]: dic.pop('g') # 弹出一个key'g'，key不存在，又没有指定default，则会报KeyError异常
---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
<ipython-input-49-311c3ba80251> in <module>
----> 1 dic.pop('g')
KeyError: 'g'
In [50]: dic.pop('g','not exist') # 指定了default，当key不存在时，会返回指定的default值
Out[50]: 'not exist'
In [51]: dic.popitem() # 弹出一个key:valyue键值对，返回对象是元组形式
Out[51]: ('d', 4)
In [52]: dic
Out[52]: {'b': 2, 'c': 3, 'e': 'ok?', 'f': 50}
In [53]: del dic['e']
In [54]: dic
Out[54]: {'b': 2, 'c': 3, 'f': 50}
In [55]: dic.clear()
In [56]: dic
Out[56]: {}
当我们以字典的某个对象比如keys,values,items等为条件对字典进行遍历时，我们不能在遍历的同时删除字典的元素，字典在运行时不允许长度改变，但是在list中这种操作是可以的，但是会得到意想不到的结果，建议对容器进行遍历的同时不要修改它的长度。
In [7]: s
Out[7]: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 4, 'd': 5, 'e': 7, 'j': 10}
In [8]: len(s)
Out[8]: 6
In [10]: for i in range(6):
...: s.popitem()
...:
In [11]: s
Out[11]: {}
# 下面这种方式是错的，也是觉得不可以的。
for i in s.keys():
s.pop(i)
3 字典遍历
在Python中，我们所说的基本数据结构：字符串、元组、列表，集合，包括字典，都可以认为是一个容器箱子，只要是容器，我们就可以进行遍历(是否有序和是否可以遍历没有必然关系，只不过有序的话是顺序拿出，而无序则是随机拿出)，我们可以使用多种方式对字典进行迭代遍历，但是有些地方和其他类型不同。
3.1 遍历字典的key
dic.keys(): --> dict_keys --> 返回字典dic的所有key组成的一个dict_keys视图集合(类set结构，不会生成新的内存空间)。
In [64]: dic = {'a':1, 'b':2, 'c':3, 'd':4}
In [65]: for key in dic:
...: print(key)
a
d
c
b
In [66]: for key in dic.keys():
...: print(key)
a
d
c
b
In [67]: dic.keys()
Out[67]: dict_keys(['a', 'd', 'c', 'b'])
迭代字典就是在迭代字典的key，所以直接迭代字典和使用字典的keys()方法返回一个keys的视图然后再迭代，是一样的效果。
3.2 遍历字典的value
dic.values(): --> dict_values --> 返回字典dic的所有values组成的一个dict_values视图集合(类set结构，不会生成新的内存空间)。
In [69]: for i in dic:
...: print(dic[i])
1
4
3
2
In [70]: for i in dic.values():
...: print(i)
1
4
3
2
In [71]: dic.values()
Out[71]: dict_values([1, 4, 3, 2])
可以首先遍历字典的key，然后再通过key来访问对应的value，也可以通过values()直接访问values。
3.3 变量字典的键值对
dic.items(): --> dict_items --> 返回字典dic的所有的key和value(每个key和value的键值对由元组表示)组成的一个dict_items视图集合(类set结构，不会生成新的内存空间)。
In [75]: for i in dic.items():
...: print(i)
...:
('a', 1)
('d', 4)
('c', 3)
('b', 2)
In [77]: for key,value in dic.items():
...: print('key:{} value:{}'.format(key,value))
...:
key:a value:1
key:d value:4
key:c value:3
key:b value:2
In [78]:
由于返回的每个键值对为元组格式，那么利用我们前面学的封装与结构，可以很方便的获取key和它对应的value
3.4 字典遍历小结
在Python3中，keys、values、items方法返回一个类似一个生成器的可迭代对象，不会把函数的返回结果复制到内存空间中。
- Dictionary view对象，可以使用len()、iter()、in
操作 - 字典的entry的动态视图，字典变化，视图将反映出这些变化
- keys返回一个类似set的对象，也可以看作是一个set集合，如果values可hash的话，那么items也可以看作是类set对象
Python 2中，keys、values、items方法会返回一个新的列表，占据新的内存空间，所以Python 2建议使用iterkeys、itervalues、iteritems，返回一个迭代器，而不是返回一个copy
[11:20:32 python@centos7 ~]$python
Python 2.7.5 (default, Oct 30 2018, 23:45:53)
[GCC 4.8.5 20150623 (Red Hat 4.8.5-36)] on linux2
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> s = {'a':1,'b':2}
>>> s.keys() # 直接生成一个keys的列表
['a', 'b']
>>> s.iterkeys() # 对象，迭代可以获取数据
<dictionary-keyiterator object at 0x7f271c5fa520>
>>>
4 defaultdict默认值字典
defaultdit object是dict的子类，我们称它为默认值字典，即在创建字典时给所有的value指定一个默认值，它存放在collections模块中，使用前需要先进行导入。为什么有默认值字典这种类型呢？那么请看如下代码：
dic = {}
for i in 'abacdabeddfef':
if i not in dic: # 这句其实也可以优化为 dic[i] = dic.get(i, 0) + 1
dic[i] = 0
dic[i] += 1
print(dic)
我们在计算一个字符串或者一个列表中的元素重复的次数时，通常会用到字典对齐进行计数，如果元素不存在字典中，那么就需要初始化元素，当我们使用默认值字典时，就可以优化的更简洁。
from collections import defaultdict
dic = defaultdict(int) # defaultdict(lambda :0) 这种方法也可以设置默认为0
for i in 'abacdabeddfef':
dic[i] += 1 # 默认是int型，可以直接加减
print(dic)
5 OrdereDict有序字典
Ordered dictionaries像一个有序字典，但是它记住的是插入元素的顺序。当我们迭代有序字典时，它会按照这些键值对插入的顺序返回。它同样存在于collections模块中，需要使用是请首先导入。
In [1]: from collections import OrderedDict
In [2]: dic = OrderedDict()
In [5]: dic = dic.fromkeys('abc',1)
In [6]: dic
Out[6]: OrderedDict([('a', 1), ('b', 1), ('c', 1)])
In [8]: for k,v in dic.items(): # 按照插入的顺序
...: print(k,v)
...:
a 1
b 1
c 1
In [10]: dic = dict([('a', 1), ('b', 1), ('c', 1)])
In [11]: for k,v in dic.items(): # 无序的
...: print(k,v)
...:
a 1
c 1
b 1
In [12]:
注意：在3.6的版本的python在python/ipython解释器中，直接迭代或者打印时，是有序的(OrderedDict)，但是在3.5版本以前都是随机的，千万不要以为字典是有序的！
