Python--字典
Python--字典
在本篇中，你将学习能够将相关信息关联起来的Python字典，以及如何访问和修改字典中的信息。字典可存储的信息量几乎不受限制，因此我们会演示如何遍历字典中的数据。另外，还将学习存储字典的列表、存储列表的字典和存储字典的字典。
理解字典后，就能够更准确地为各种真实物体建模。你可以创建一个表示人的字典，然后想在其中存储多少信息就存储多少信息：姓名、年龄、地址、职业，以及能描述他的任何方面。你还能够存储任意两种相关的信息，如一系列单词及其含义，一系列人名及其喜欢的数，以及一系列山脉及其海拔，等等。
一、一个简单的字典
来看一个包含外星人的游戏，这些外星人的颜色和分数各不相同。下面是一个简单的字典，存储了有关特定外星人的信息：
字典alien_0存储了外星人的颜色和分数。最后两行代码访问并显示这些信息。
与大多数编程概念一样，要熟练使用字典，也需要一段时间的练习。使用字典一段时间后，你就会明白为何它们能够高效地模拟现实世界中的情形。
二、使用字典
在Python中，字典是一系列键值对。每个键都与一个值相关联，你可使用键来访问相关联的值。与键相关联的值可以是数、字符串、列表乃至是字典。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，如前面的示例所示：
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，想存储多少个键值对都可以。
最简单的字典只有一个键值对，如下述修改后的字典alien_0所示：
这个字典只存储了一项有关alien_0的信息，具体地说是这个外星人的颜色。在该字典中，字符串'color'是一个键，与之相关联的值为'green'。
1. 访问字典中的值
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，如下所示：
这将返回字典alien_0中与键'color'相关联的值。
字典中可包含任意数量的键值对。例如，下面是最初的字典alien_0，其中包含两个键值对：
现在，你可访问外星人alien_0的颜色和分数。如果玩家射杀了这个外星人，就可以使用下面的代码来确定获得多少分：
上述代码首先定义了一个字典。然后，从这个字典中获取与键'points'相关联的值，并将这个值赋给变量new_points。接下来，将这个整数转换为字符串，并打印一条消息，指出玩家获得了多少分。
如果外星人被射杀时运行这段代码，就将获得该外星人的分数。
2. 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。
下面来在字典alien_0中添加两项信息：外星人的x坐标和y坐标，让我们能够在屏幕的特定位置显示该外星人。我们将这个外星人放在屏幕的左边缘，可将x坐标设为0；要在该外星人放在里屏幕顶部25像素的地方，可将y坐标设置为25，如下图所示：
首先定义前面一直在使用的字典，然后打印这个字典，以显示其信息快照。第四行，我们在这个字典中新增了一个键值对，其中的键为'x_position'，值为0。在第五行重复这样的操作，但使用的键为'y_position'。打印修改后的字典时，将看到这两个新增的键值对。
这个字典的最终版本包含四个键值对：原来的两个指定外星人的颜色和分数，而新增的两个指定其位置。
注意：
在Python3.7，字典中元素的排列顺序与定义时相同。如果将字典打印出来或遍历其元素，将发现元素的排列顺序与添加顺序相同。
3. 先创建一个空字典
在空字典中添加键值对有时候可提供便利，而有时候必须这样做。为此，可先使用一对空花括号定义一个字典，再分行添加各个键值对。例如，下面演示了如何以这种方式创建字典alien_0：
这里首先定义了空字典alien_0，再在其中添加颜色和分数，得到前述示例一直在使用的字典。
使用字典来存储用户提供的数据或在编写能自动生成大量键值对的代码时，通常需要先定义一个空字典。
4. 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。例如，假设随着游戏的进行，需要将一个外星人从绿色改为黄色：
首先定义一个表示外星人alien_0的字典，其中只包含这个外星人的颜色。接下来，将与键'color'相关联的值改为'yellow'。输出表明，这个外星人确实从绿色变成了黄色。
来看一个更有趣的例子，对一个能够以不同速度移动的外星人进行位置跟踪。为此，我们将存储该外星人的当前速度，并据此确定该外星人将向右移动多远：
首先定义一个外星人，其中包含初始x坐标和y坐标，还有速度'medium'。出于简化考虑。省略了颜色和分数，但即便包含这些键值对，本例的工作原理也不会有任何变化。我们还打印了x_position的初始值，旨在让用户知道这个外星人向右移动了多远。
这里使用一个if-elif-else结构来确定外星人应向右移动多远，并将这个值赋给变量x_increment。如果外星人的速度为'slow'，它将向右移动一个单位；如果速度为'medium'，将向右移动两个单位；如果为'fast'，将向右移动三个单位。确定移动距离后，将其与x_position的当前值相加，再将结果关联到字典中的键x_position。
因为这是一个速度中等的外星人，所以其位置将向右移动两个单位。
这种技术很棒：通过修改外星人字典中的值，可改变外星人的行为。例如，要将这个速度中等的外星人变成速度很快的外星人，可添加如下代码行：
这样，再次运行这些代码时，其中的if-elif-else结果将把一个更大的值赋给变量x_increment。
5. 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。
例如，下面的代码从字典alien_0中删除键'points'及其值：
del()让Python将键'points'从字典alien_0中删除，同时删除与这个键相关联的值。输出表明，键'points'及其值已从字典中删除，但其他键值对未受影响。
注意：
删除的键值对会永远消失。
6. 由类似对象组成的字典
在前面的示例中，字典存储的是一个对象（游戏中的一个外星人）的多种信息，但你也可以使用字典来存储众多对象的同一种信息。例如，假设你要调查很多人，询问他们最喜欢的编程语言，可使用一个字典来存储这种简单调查的结果，如下所示：
如你所见，我们将一个较大的字典放在了多行中。每个键都是一个被调查者的名字，而每个值都是被调查者喜欢的语言。确定需要使用多行来定义字典时，要在输入左花括号后按回车键。在下一行缩进四个空格，指定第一个键值对，并在它后面加上一个逗号。此后再按回车键时，文本编辑器将自动缩进后续键值对，且缩进量与第一个键值对相同。
定义好字典后，在最后一个键值对的下一行添加一个右花括号，并缩进四个空格，使其与字典中的键对齐。一种不错的做法是，在最后一个键值对后面也加上逗号，为以后在下一行添加键值对做好准备。
注意：
对于较长的列表和字典，大多数编辑器提供了以类似方式设置格式的功能。对于较长的字典，还有其他一些可行的格式设置方式，因此在你的编辑器或其他源代码中，你可能会看到稍微不同的格式设置方式。
给定被调查者的名字，可使用这个字典轻松地获悉他喜欢的语言：
为获悉Lisi喜欢的语言，我们使用如下代码：
首先获取Lisi喜欢的语言，并将其赋给变量language。创建这个新变量让函数调用print()变得简洁得多。输出指出了Lisi喜欢的语言。
这种语法可用来从字典中获取任何人喜欢的语言。
7. 使用get()来访问值
使用放在方括号内的键从字典中获取感兴趣的值时，可能会引发问题：如果指定的键不存在就会出错。
如果你要求获取外星人的分数，而这个外星人没有分数，结果将如何呢？下面来看一看：
这将导致Python显示traceback，指出存在键值错误（KeyError）。
就字典而言，可使用方法get()在指定的键不存在时返回一个默认值，从而避免这样的错误。方法get()的第一个参数用于指定键，是必不可少的；第二个参数为执行的键不存在时要返回的值，是可选的：
如果字典中有键'points'，将获得与之相关联的值；如果没有，将获得指定的默认值。虽然这里没有键'points'，但将获得一条清晰的消息，不会引发错误。
如果指定的键有可能不存在，应考虑使用方法get()，而不要使用方括号表示法。
注意：
调用get()时，如果没有指定第二个参数且指定的键不存在，Python将返回值None。这个特殊值表示没有相应的值。None并非错误，而是一个表示所需值不存在的特殊值。
三、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数据，Python支持对字典进行遍历。字典可用于以各种方式存储信息，因此有多种遍历方式：可遍历字典的所有键值对，也可仅遍历键或值。
1. 遍历所有键值对
探索各种遍历方法前，先来看一个新字典，它用于存储有关网站用户的信息，下面的字典存储一名用户的用户名、名和姓：
利用前面介绍过的，可访问user_0的任何一项信息，但如果要获悉该用户字典中的所有信息，该如何办呢？可使用for循环来遍历这个字典：
要编写遍历字典的for循环，可声明两个变量，用于存储键值对中的键和值。这两个变量可以使用任意名称。上面的代码使用了简单的变量名，这完全可行：
for语句的第二部分包含字典名和方法items()，它返回一个键值对列表。接下来，for循环依次将每个键值对赋给指定的两个变量。在本例中，使用这两个变量来打印每个键及其相关联的值。第一个函数调用print()中的"\n"确保在输出每个键值对前都插入一个空行。
在前面favourite_languages中，字典存储的是不同人的同一种信息。对于类似这样的字典，遍历所有的键值对很合适。如果遍历字典favourite_languages，将得到其中每个人的姓名和喜欢的编程语言。由于该字典中的键都是人名，值都是语言，因此在循环中使用变量name和language，而不是key和value。这让人更容易明白循环的作用：
上面的代码让Python遍历字典中的每个键值对，并将键赋给变量name,将值赋给变量language。这些描述性名称能够让人非常轻松地明白函数调用print()是做什么的。
仅使用几行代码，就将全部调查结果显示出来了。
即便字典存储的是上千乃至上百万人的调查结果，这种循环也管用。
2. 遍历字典中的所有键
在不需要使用字典中的值时，方法keys()很有用。下面来遍历字典favourite_languages，并将每个被调查者的名字都打印出来：
上面的代码让Python提取字典favourite_languages中的所有键，并依次将它们赋给变量name。输出列出了每个被调查者的名字。
遍历字典时，会默认遍历所有的键。因此，如果将上述代码中的for name in favourite_languages.values():替换为for name in favourite_languages，输出将不变。
显式的使用方法keys()可让代码更容易理解，你可以选择这样做，但是也可以省略它。
在这种循环中，可使用当前键来访问与之相关联的值。下面来打印两条信息，指出两位朋友喜欢的语言。像前面一样遍历字典中的名字，但在名字为指定朋友的名字时，打印一条消息，指出其喜欢的语言：
首先创建了一个列表，其中包含要收到打印消息的朋友。在循环中，打印每个人的名字，并检查当前的名字是否在列表friends中。如果在，就打印一句特殊的问候语，其中包含这位朋友喜欢的语言。为获悉朋友喜欢的语言，我们使用了字典名，并将变量name的当前值作为键。
每个人的名字都会被打印，但只对朋友打特殊消息。
还可以使用方法keys()确定某个人是否接受了调查。下面的代码确定sunqi是否接受了调查：
方法keys()并非只能用于遍历：实际上，它返回一个列表，其中包含字典中的所有键。因此if语句中的代码只核实'sunqi'是否包含在这个列表中。因为他并不包含在这个列表中，所有打印一条消息，邀请她参加调查。
3. 按特定顺序遍历字典中的所有键
从Python 3.7起，遍历字典时将按插入的顺序返回其中的元素。不过在有些情况下，你可能要按与此不同的顺序遍历字典。
要以特定顺序返回元素，一种办法是在for循环中对返回的键进行排序。为此，可使用函数sorted()来获得按特定顺序排列的键列表的副本：
这条for语句类似于其他for语句，不同之处是对字典方法keys()的结果调用了函数sorted()。这让Python列出字典中的所有键，并在遍历前对这个列表进行排序。输出表明，按顺序显示了所有被调查者的名字。
4. 遍历字典中的所有值
如果主要对字典包含的值感兴趣，可使用方法values()来返回一个值列表，不包含任何键。例如，假设我们想获得一个列表，其中只包含被调查者选择的各种语言，而不包含被调查者的名字，可以这样做：
这条for语句提取字典中的每个值，并将其依次赋给变量language。通过打印这些值，就获得了一个包含被调查者所选择语言的列表。
这种做法提取字典中所有的值，而没有考虑是否重复。涉及的值很少时，这也许不是问题，但如果被调查者很多，最终的列表可能包含大量重复项。为去重，可使用集合(set)。集合中的每个元素都必须是独一无二的：
通过对包含重复元素的列表调用set()，可让Python找出列表中独一无二的元素，并使用这些元素来创建一个集合。使用set()来提取favourite_languages.values()中不同的语言。
结果是一个不重复的列表，其中列出了被调查者提及的所有语言。
随着你更深入地学习Python，经常会发现它内置的功能可帮助你以希望的方式处理数据。
注意
可使用一对花括号直接创建集合，并在其中用逗号分隔元素：
集合和字典很容易混淆，因为它们都是用一对花括号定义的。当花括号内没有键值对时，定义的很可能是集合。不同于列表和字典，集合不会以特定的顺序存储元素。
四、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。正如下面的示例将演示的，嵌套是一项强大的功能。
1. 字典列表
字典alien_0包含一个外星人的各种信息，但无法存储第二个外星人的信息，更别说屏幕上全部外星人的信息了。如何管理成群结队的外星人呢？一种办法是创建一个外星人列表，其中每个外星人都是一个字典，包含有关该外星人的各种信息。例如，下面的代码创建一个包含三个外星人的列表：
首先创建三个字典，其中每个字典都表示一个外星人。然后将这个字典都存储到一个名为aliens的列表中。最后，遍历这个列表，并将每个外星人都打印出来。
更符合现实的情形是，外星人不止三个，且每个外星人都是使用代码自动生成的。在下面的示例中，使用range()生成了30个外星人：
在本例中，首先创建一个空列表，用于存储接下来将创建的所有外星人。range()返回一系列数，其唯一的用途是告诉Python要重复这个循环多少次。每次执行这个循环时，都创建一个外星人，并将其附加到列表aliens末尾。然后，使用一个切片来打印前5个外星人。最后，打印列表的长度，以证明确实创建了30个外星人。
这些外星人都具有相同的特征，但在Python看来，每个外星人都是独立的，这让我们能够独立地修改每个外星人。
在什么情况下需要处理成群结队的外星人呢？想象一下，可能随着游戏的进行，有些外星人会变色且加快移动速度。必要时，可使用for循环和if语句来修改某些外星人的颜色。例如，要将前三个外星人修改为黄色、速度为中等且值10分，可这样做：
鉴于要修改前三个外星人，我们遍历一个只包含这些外星人到的切片。当前，所有外星人都是绿色的，但情况并非总是如此，因此编写一条if语句来确保只修改绿色外星人。如果外星人是绿色的，就将其颜色改为'yellow'，将其速度改为'medium'，并将其分数改为10，如输出所示。
可进一步扩展这个循环，在其中添加一个elif代码块，将黄色外星人改为移动速度块且值15分的红色外星人，如下所示（这里只列出了循环，而没有列出整个程序）：
经常需要在列表中包含大量的字典，而其中每个字典都包含特定对象的众多信息。例如，你可能需要为网站的每个用户创建一个字典，并将这些字典存储在一个名为users的列表中。在这个列表中，所有字典得到结构都相同，因此你可以遍历这个列表，并以相同的方式处理其中的每个字典。
2. 在字典中存储列表
有时候，需要将列表存储在字典中，而不是将字典存储在列表中。例如，你如何描述顾客点的披萨呢？如果使用列表，只能存储要添加的披萨配料；但如果使用字典，就不仅可在其中包含配料列表，还可包含其他有关披萨的描述。
在下面的示例中，存储了披萨的两方面信息：外皮类型和披萨列表。配料列表是一个与键'toppings'相关联的值。要访问该列表，我们使用字典名和键'toppings'，就行访问字典中的其他值一样。这将返回一个配料列表，而不是单个值：
首先创建一个字典，其中存储了有关顾客所点披萨的信息。在这个字典中，一个键是'crust'，与之关联的值是字符串'thick'；下一个键是'toppings'，与之相关联的值是一个列表，其中存储了顾客要求添加的所有配料。制作前，我们概述了顾客所点的披萨。如果函数调用print()中的字符串很长，可以在合适的位置分行。只需要在每行末尾都加上引号，同时对于除第一行外的其他各行，都在行首加上引号并缩进。这样，Python将自动合并圆括号内的所有字符串。为打印配料，编写一个for循环。为访问配料列表，使用键'toppings'，这样Python将从字典中提取配料列表。
上面的输出概述了要制作的披萨。
每当需要在字典中将一个键关联到多个值时，都可以在字典中嵌套一个列表。在前面有关喜欢的编程语言的示例中，如果将每个人的回答都存储在一个列表中，被调查者就可选择多种喜欢的语言。在这种情况下，当我们遍历字典时，与每个被调查者相关联的都是一个语言列表，而不是一种语言；因此，在遍历该字典的for循环中，我们需要再使用一个for循环来遍历与被调查者相关联的语言列表：
如你所见，现在与每个名字相关联的值都是一个列表。请注意，有些人喜欢的语言只有一种，而有些人有多种。遍历字典时，使用变量languages来依次存储对字典中每个值的引用，因为我们知道这些值都是列表。在遍历字典的主循环中，使用了另一个for循环来遍历每个人喜欢的语言列表。现在，每个人想列出多少种喜欢的语言都可以。
为进一步改进这个程序，可在遍历字典的for循环开头添加一条if语句，通过查看len(languages)的值来确定当前的被调查者喜欢的语言是否有多种。如果他喜欢的语言有多种，就像之前一样显示输出；如果只有一种，就相应修改输出措辞，如显示Lisi's favourite language is C。
注意：
列表和字典的嵌套层级不应太多。如果嵌套层级比前面的示例多得多，很可能有更简单的解决方案。
3. 在字典中存储字典
可在字典中嵌套字典，但这样做时，代码可能很快复杂起来。例如，如果有多个网站用户，每个都有独特的用户名，可在字典中将用户名作为键，然后将每位用户的信息存储在一个字典中，并将该字典作为与用户名相关联的值。在下面的程序中，存储了每位用户的三项信息：名、姓和居住地。为访问这些信息，我们遍历所有的用户名，并访问与每个用户名相关联的信息字典：
首先定义一个名为users的字典，其中包含两个键：用户名'aeinstein'和'mcurie'。与每个键相关联的值都是一个字典，其中包含用户的名、姓和居住地。然后，遍历字典users，让Python依次将每个键赋给变量username，并依次将与当前键相关联的字典赋给变量user_info。在循环内部将哟用户名打印出来。
然后，开始访问内部的字典。变量user_info包含用户信息字典，而该字典包含三个键：'first'、'last'、'location'。对于每位用户，都是用这些键来生成整洁的姓名和居住地，然后打印有关用户的简要信息。
注意：
表示每位用户的字典都具有相同的结构。虽然Python并没有这样的要求，但这使得嵌套的字典处理起来更容易。倘若表示每位用户的字典都包含不同的键，for循环内部的代码将更复杂。
