字典（Dictionary）是 Python 中一种非常强大的内置数据类型，它存储的是键值对（key-value）的映射关系

字典的基本特性

1. 无序集合：Python 3.6+ 中字典会保持插入顺序，但本质上仍被认为是无序集合
2. 可变：可以动态添加、修改或删除键值对
3. 键唯一性：每个键必须是唯一的
4. 键不可变：键必须是不可变类型（如字符串、数字或元组）

创建字典

# 空字典
empty_dict = {}
empty_dict = dict()

# 直接初始化
person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 使用 dict() 构造函数
person = dict(name='Alice', age=25, city='New York')

# 从键值对序列创建
person = dict([('name', 'Alice'), ('age', 25), ('city', 'New York')])

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

访问字典元素

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 通过键访问
print(person['name'])  # 输出: Alice

# 使用 get() 方法（避免 KeyError）
print(person.get('age'))  # 输出: 25
print(person.get('country'))  # 输出: None
print(person.get('country', 'USA'))  # 输出: USA (默认值)

# 获取所有键
keys = person.keys()  # dict_keys(['name', 'age', 'city'])

# 获取所有值
values = person.values()  # dict_values(['Alice', 25, 'New York'])

# 获取所有键值对
items = person.items()  # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 25), ('city', 'New York')])

修改字典

person = {'name': 'Alice', 'age': 25}

# 添加/修改元素
person['city'] = 'New York'  # 添加
person['age'] = 26  # 修改

# 使用 update() 合并字典
person.update({'age': 27, 'country': 'USA'})

# 设置默认值
person.setdefault('country', 'USA')  # 如果键不存在则设置默认值

删除元素

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# del 语句
del person['age']

# pop() 方法 - 删除并返回值
age = person.pop('age')  # 返回25并从字典中删除

# popitem() - 删除并返回最后插入的键值对 (Python 3.7+)
key, value = person.popitem()

# 清空字典
person.clear()

# 删除整个字典
del person

字典操作

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

# 字典长度
length = len(person)  # 键值对的数量

# 复制字典
person_copy = person.copy()
person_copy = dict(person)  # 另一种复制方式

# 合并字典 (Python 3.5+)
dict1 = {'a': 1, 'b': 2}
dict2 = {'b': 3, 'c': 4}
merged = {**dict1, **dict2}  # {'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}

字典遍历

person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 遍历键
for key in person:
    print(key)

for key in person.keys():
    print(key)

# 遍历值
for value in person.values():
    print(value)

# 遍历键值对
for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

特殊字典类型

Python 的 collections 模块提供了几种特殊的字典类型：

defaultdict：提供默认值的字典

from collections import defaultdict
dd = defaultdict(int)  # 默认值为0
print(dd['not_exist'])  # 输出: 0

OrderedDict：保持元素插入顺序的字典（Python 3.7+ 普通字典已保持顺序）

from collections import OrderedDict
od = OrderedDict()
od['a'] = 1
od['b'] = 2

Counter：用于计数的字典

from collections import Counter
cnt = Counter(['red', 'blue', 'red', 'green', 'blue', 'blue'])
print(cnt)  # Counter({'blue': 3, 'red': 2, 'green': 1})

字典性能

字典操作的平均时间复杂度：

• 获取、设置、删除项：O(1)
• 检查键是否存在：O(1)
• 遍历字典：O(n)

字典使用哈希表实现，因此键必须是可哈希的（不可变类型）。

字典与 JSON

字典可以方便地与 JSON 格式相互转换：

import json

# 字典转JSON字符串
person = {'name': 'Alice', 'age': 25}
json_str = json.dumps(person)

# JSON字符串转字典
person_dict = json.loads(json_str)

字典的最佳实践

1. 使用有意义的键名
2. 当键不存在时，优先使用 get() 方法而不是直接访问
3. 考虑使用字典推导式创建字典
4. 对于大型字典，注意内存使用
5. 当需要默认值时，考虑使用 defaultdict

字典是 Python 中非常高效和灵活的数据结构，合理使用可以大大简化代码并提高性能。