详细探究Python中的字典容器
dictionary
我们都曾经使用过语言词典来查找不认识的单词的定义。语言词典针对给定的单词（比如python）提供一组标准的信息。这种系统将定义和其他信息与实际的单词关联（映射）起来。使用单词作为键定位器来寻找感兴趣的信息。这种概念延伸到Python编程语言中，就成了特殊的容器类型，称为dictionary。
dictionary数据类型在许多语言中都存在。它有时候称为关联数组（因为数据与一个键值相关联），或者作为散列表。但是在Python中，dictionary是一个很好的对象，因此即使是编程新手也很容易在自己的程序中使用它。按照正式的说法，Python中的dictionary是一种异构的、易变的映射容器数据类型。
创建dictionary
本系列中前面的文章介绍了Python编程语言中的一些容器数据类型，包括tuple、string和list（参见参考资料）。这些容器的相似之处是它们都是基于序列的。这意味着要根据元素在序列中的位置访问这些集合中的元素。所以，给定一个名为a的序列，就可以使用数字索引（比如a[0]）或片段（比如a[1:5]）来访问元素。Python中的dictionary容器类型与这三种容器类型的不同之处在于，它是一个无序的集合。不是按照索引号，而是使用键值来访问集合中的元素。这意味着构造dictionary容器比tuple、string或list要复杂一些，因为必须同时提供键和相应的值，如清单1所示。
清单1.在Python中创建dictionary，第1部分
>>>d={0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
>>>d
{0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
>>>len(d)
>>>type(d)#Baseobjectisthedictclass
<type'dict'>
>>>d={}#Createanemptydictionary
>>>len(d)
>>>d={1:'one'}#Createasingleitemdictionary
>>>d
{1:'one'}
>>>len(d)
>>>d={'one':1}#Thekeyvaluecanbenon-numeric
>>>d
{'one':1}
>>>d={'one':[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]}
>>>d
{'one':[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]}
如这个例子所示，在Python中创建dictionary要使用花括号和以冒号分隔的键-值组合。如果没有提供键-值组合，那么就会创建一个空的dictionary。使用一个键-值组合，就会创建具有一个元素的dictionary，以此类推，直至您需要的任何规模。与任何容器类型一样，可以使用内置的len方法查明集合中元素的数量。
前面的示例还演示了关于dictionary容器的另一个重要问题。键并不限制为整数；它可以是任何不易变的数据类型，包括integer、float、tuple或string。因为list是易变的，所以它不能作为dictionary中的键。但是dictionary中的值可以是任何数据类型的。
最后，这个示例说明了Python中dictionary的底层数据类型是dict对象。要进一步了解如何使用Python中的dictionary，可以使用内置的帮助解释器来了解dict类，如清单2所示。
清单2.获得关于dictionary的帮助
>>>help(dict)onclassdictinmodule__builtin__:
dict(object)
|dict()->newemptydictionary.
|dict(mapping)->newdictionaryinitializedfromamappingobject's
|(key,value)pairs.
|dict(seq)->newdictionaryinitializedasifvia:
|d={}
|fork,vinseq:
|d[k]=v
|dict(**kwargs)->newdictionaryinitializedwiththename=valuepairs
|inthekeywordargumentlist.Forexample:dict(one=1,two=2)
|
|Methodsdefinedhere:
|
|__cmp__(...)
|x.__cmp__(y)<==>cmp(x,y)
|
|__contains__(...)
|x.__contains__(y)<==>yinx
|
|__delitem__(...)
|x.__delitem__(y)<==>delx[y]
...
关于dict类的帮助指出，可以使用构造函数直接创建dictionary，而不使用花括号。既然与其他容器数据类型相比，在创建dictionary时必须提供更多的数据，那么这些创建方法比较复杂也就不足为奇了。但是，在实践中使用dictionary并不难，如清单3所示。
清单3.在Python中创建dictionary，第2部分
>>>l=[0,1,2,3,4,5,6,7,8,9]
>>>d=dict(l)(mostrecentcalllast):
File"<stdin>",line1,in?:can'tconvertdictionary
updatesequenceelement#0toasequence
>>>l=[(0,'zero'),(1,'one'),(2,'two'),(3,'three')]
>>>d=dict(l)
>>>d
{0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three'}
>>>l=[[0,'zero'],[1,'one'],[2,'two'],[3,'three']]
>>>d
{0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three'}
>>>d=dict(l)
>>>d
{0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three'}
>>>d=dict(zero=0,one=1,two=2,three=3)
>>>d
{'zero':0,'three':3,'two':2,'one':1}
>>>d=dict(0=zero,1=one,2=two,3=three):keywordcan'tbeanexpression
可以看到，创建dictionary需要键值和数据值。第一次从list创建dictionary的尝试失败了，这是因为没有匹配的键-数据值对。第二个和第三个示例演示了如何正确地创建dictionary：在第一种情况下，使用一个list，其中的每个元素都是一个tuple；在第二种情况下，也使用一个list，但是其中的每个元素是另一个list。在这两种情况下，内层容器都用于获得键到数据值的映射。
直接创建dict容器的另一个方法是直接提供键到数据值的映射。这种技术允许显式地定义键和与其对应的值。这个方法其实用处不大，因为可以使用花括号完成相同的任务。另外，如前面的例子所示，在采用这种方式时对于键不能使用数字，否则会导致抛出一个异常。
访问和修改dictionary
创建了dictionary之后，需要访问其中包含的数据。访问方式与访问任何Python容器数据类型中的数据相似，如清单4所示。
清单4.访问dictionary中的元素
>>>d=dict(zero=0,one=1,two=2,three=3)
>>>d
{'zero':0,'three':3,'two':2,'one':1}
>>>d['zero']
>>>d['three']
>>>d={0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
>>>d[0]
'zero'
>>>d[4]
'four'
>>>d[6](mostrecentcalllast):
File"<stdin>",line1,in?:6
>>>d[:-1](mostrecentcalllast):
File"<stdin>",line1,in?:unhashabletype
可以看到，从dictionary中获取数据值的过程几乎与从任何容器类型中获取数据完全一样。在容器名后面的方括号中放上键值。当然，dictionary可以具有非数字的键值，如果您以前没有使用过这种数据类型，那么适应这一点需要些时间。因为在dictionary中次序是不重要的（dictionary中数据的次序是任意的），所以可以对其他容器数据类型使用的片段功能，对于dictionary是不可用的。试图使用片段或者试图从不存在的键访问数据就会抛出异常，指出相关的错误。
Python中的dictionary容器也是易变的数据类型，这意味着在创建它之后可以修改它。如清单5所示，可以添加新的键到数据值的映射，可以修改现有的映射，还可以删除映射。
清单5.修改dictionary
>>>d={0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three'}
>>>d[0]
'zero'
>>>d[0]='Zero'
>>>d
{0:'Zero',1:'one',2:'two',3:'three'}
>>>d[4]='four'
>>>d[5]='five'
>>>d
{0:'Zero',1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
>>>deld[0]
>>>d
{1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
>>>d[0]='zero'
>>>d
{0:'zero',1:'one',2:'two',3:'three',4:'four',5:'five'}
清单5演示了几个重点。首先，修改数据值是很简单的：将新的值分配给适当的键。其次，添加新的键到数据值的映射也很简单：将相关数据分配给新的键值。Python自动进行所有处理。不需要调用append这样的特殊方法。对于dictionary容器，次序是不重要的，所以这应该好理解，因为不是在dictionary后面附加映射，而是将它添加到容器中。最后，删除映射的办法是使用del操作符以及应该从容器中删除的键。
在清单5中有一个情况看起来有点儿怪，键值是按照数字次序显示的，而且这个次序与插入映射的次序相同。不要误解——情况不总是这样的。Pythondictionary中映射的次序是任意的，对于不同的Python安装可能会有变化，甚至多次使用同一Python解释器运行相同代码也会有变化。如果在一个dictionary中使用不同类型的键和数据值，那么就很容易看出这一点，如清单6所示。
清单6.异构的容器
>>>d={0:'zero','one':1}
>>>d
{0:'zero','one':1}
>>>d[0]
'zero'
>>>type(d[0])
<type'str'>
>>>d['one']
>>>type(d['one'])
<type'int'>
>>>d['two']=[0,1,2]
>>>d
{0:'zero','two':[0,1,2],'one':1}
>>>d[3]=(0,1,2,3)
>>>d
{0:'zero',3:(0,1,2,3),'two':[0,1,2],'one':1}
>>>d[3]='atuple'
>>>d
{0:'zero',3:'atuple','two':[0,1,2],'one':1}
如这个例子所示，可以在一个dictionary中使用不同数据类型的键和数据值。还可以通过修改dictionary添加新的类型。最后，产生的dictionary的次序并不与插入数据的次序匹配。本质上，dictionary中元素的次序是由Pythondictionary数据类型的实际实现控制的。新的Python解释器很容易改变这一次序，所以一定不要依赖于元素在dictionary中的特定次序。
用dictionary进行编程
作为正式的Python数据类型，dictionary支持其他较简单数据类型所支持的大多数操作。这些操作包括一般的关系操作符，比如<、>和==，如清单7所示。
清单7.一般关系操作符
>>>d1={0:'zero'}
>>>d2={'zero':0}
>>>d1<d2
>>>d2=d1
>>>d1<d2
>>>d1==d2
>>>id(d1)
>>>id(d2)
>>>d2=d1.copy()
>>>d1==d2
>>>id(d1)
>>>id(d2)
前面的示例创建两个dictionary并使用它们测试<关系操作符。尽管很少以这种方式比较两个dictionary；但是如果需要，可以这样做。
然后，这个示例将赋值给变量d1的dictionary赋值给另一个变量d2。注意，内置的id()方法对于d1和d2返回相同的标识符值，这说明这不是复制操作。要想复制dictionary，可以使用copy()方法。从这个示例中的最后几行可以看出，副本与原来的dictionary完全相同，但是容纳这个dictionary的变量具有不同的标识符。
在Python程序中使用dictionary时，很可能希望检查dictionary中是否包含特定的键或值。如清单8所示，这些检查很容易执行。
清单8.条件测试和dictionary
>>>d={0:'zero',3:'atuple','two':[0,1,2],'one':1}
>>>d.keys()
[0,3,'two','one']
>>>if0ind.keys():
...print'True'
...
>>>if'one'ind:
...print'True'
...
>>>if'four'ind:
...print'Dictionarycontainsfour'
...elif'two'ind:
...print'Dictionarycontainstwo'
...containstwo
测试dictionary中键或数据值的成员关系是很简单的。dictionary容器数据类型提供几个内置方法，包括keys()方法和values()方法（这里没有演示）。这些方法返回一个列表，其中分别包含进行调用的dictionary中的键或数据值。
因此，要判断某个值是否是dictionary中的键，应该使用in操作符检查这个值是否在调用keys()方法所返回的键值列表中。可以使用相似的操作检查某个值是否在调用values()方法所返回的数据值列表中。但是，可以使用dictionary名作为简写表示法。这是有意义的，因为一般希望知道某个数据值（而不是键值）是否在dictionary中。
在“DiscoverPython,Part6”中，您看到了使用for循环遍历容器中的元素是多么容易。同样的技术也适用于Pythondictionary，如清单9所示。
清单9.迭代和dictionary
>>>d={0:'zero',3:'atuple','two':[0,1,2],'one':1}
>>>forkind.iterkeys():
...printd[k]
...tuple
[0,1,2]
>>>forvind.itervalues():
...printv
...tuple
[0,1,2]
>>>fork,vind.iteritems():
...print'd[',k,']=',v
...[0]=zero[3]=atuple[two]=[0,1,2][one]=1
这个示例演示了遍历dictionary的三种方式：使用从iterkeys()、itervalues()或iteritems()方法返回的Python迭代器。（顺便说一下，可以通过在dictionary上直接调用适当方法，比如d.iterkeys()，从而检查这些方法是否返回一个迭代器而不是容器数据类型。）iterkeys()方法允许遍历dictionary的键，而itervalues()方法允许遍历dictionary包含的数据值。另一方面，iteritems()方法允许同时遍历键到数据值的映射。
dictionary：另一种强大的Python容器
本文讨论了Pythondictionary数据类型。dictionary是一种异构的、易变的容器，依赖键到数据值的映射（而不是特定的数字次序）来访问容器中的元素。访问、添加和删除dictionary中的元素都很简单，而且dictionary很容易用于复合语句，比如if语句或for循环。可以在dictionary中存储所有不同类型的数据，可以按照名称或其他复合键值（比如tuple）访问这些数据，所以Pythondictionary使开发人员能够编写简洁而又强大的编程语句。