字典(Dictionary)是Python中一种非常强大的内置数据类型，它用于存储键值对(key-value)的集合。字典是可变的、无序的，并且键必须是唯一的。

字典的特点

1. 键值对结构：每个元素由一个键和一个值组成，格式为 key: value
2. 无序：字典中的元素没有固定的顺序（Python 3.7+中会保持插入顺序，但不应该依赖这一点）
3. 键必须唯一且不可变：键可以是字符串、数字或元组等不可变类型，不能是列表等可变类型
4. 可变：可以添加、删除或修改键值对
5. 高效查找：通过键来访问值非常快速

创建字典

# 方法1：使用花括号
dict1 = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 方法2：使用dict()构造函数
dict2 = dict(name='Bob', age=30, city='London')

# 方法3：从键值对列表创建
dict3 = dict([('name', 'Charlie'), ('age', 35), ('city', 'Paris')])

# 方法4：使用字典推导式
dict4 = {x: x**2 for x in range(1, 6)}  # {1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

字典操作示例

# 创建字典
person = {'name': 'John', 'age': 30, 'city': 'Boston'}

# 访问元素
print(person['name'])  # 输出: John
print(person.get('age'))  # 输出: 30

# 添加/修改元素
person['email'] = 'john@example.com'  # 添加新键值对
person['age'] = 31  # 修改已有键的值

# 删除元素
del person['city']  # 删除键'city'及其值
age = person.pop('age')  # 删除并返回'age'的值

# 检查键是否存在
if 'name' in person:
    print("Name exists in dictionary")

# 获取所有键、值和键值对
print(person.keys())    # 输出所有键
print(person.values())  # 输出所有值
print(person.items())   # 输出所有键值对

# 遍历字典
for key in person:
    print(key, person[key])

for key, value in person.items():
    print(key, value)

# 合并字典
dict_a = {'a': 1, 'b': 2}
dict_b = {'b': 3, 'c': 4}
dict_a.update(dict_b)  # dict_a现在是 {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

# 清空字典
person.clear()

实际应用示例

# 学生成绩管理系统
grades = {
    'Alice': {'Math': 85, 'Science': 90, 'History': 78},
    'Bob': {'Math': 78, 'Science': 88, 'History': 92},
    'Charlie': {'Math': 92, 'Science': 95, 'History': 85}
}

# 添加新学生
grades['David'] = {'Math': 80, 'Science': 85, 'History': 88}

# 更新成绩
grades['Alice']['Math'] = 88

# 计算平均分
for student in grades:
    scores = grades[student].values()
    average = sum(scores) / len(scores)
    print(f"{student}'s average score: {average:.2f}")

# 查找最高分科目
for student in grades:
    subjects = grades[student]
    max_subject = max(subjects, key=subjects.get)
    print(f"{student}'s best subject: {max_subject} ({subjects[max_subject]})")

字典是Python中非常实用的数据结构，特别适合需要快速查找的场景。掌握字典的使用可以大大提高编程效率。