Python之容器:字典(dict)就是哈希表换个马甲?

off999 2024-09-16 00:46 58 浏览 0 评论

引言

从上一篇文章开始，开始了Python中常用的数据结构，也就是容器类的介绍，上一篇文章简要介绍了列表的使用，这一篇文章准备介绍一下Python中字典（dict）的使用。

本文的主要内容大概如下：
1、简要介绍Python中字典的特点
2、遍历字典的几种方法
3、字典中的常用方法
4、字典推导式

Python中字典的特点

Python中的字典（dict）是一种非常强大的数据结构，对应到其他编程语言中的“哈希表”这种容器类型。

Python中的字典有如下特点：
1、键值对存储：便于通过键值快速检索、定位数据，比列表的索引方式更加方便。
2、关于顺序：在Python3.7之前，字典中的键值对是无序的。从Python3.7开始，字典中的键值对保持插入的顺序；但是，需要留意的是：自Python3.7开始，dict类型正式“有顺序”了，不过只是保留键的插入顺序。你不能随意重新排列dict中的键。
3、键的不变性：字典中的键必须是不可变的数据类型，比如（字符串、数字、元组），因为底层存储需要通过键进行哈希；值的类型是任意的。
4、可变性：字典是可变的，可以随时修改、添加和删除键值对。

字典的遍历

关于字典中最常用的一个操作，就是对字典的遍历，在Python中有几种常用的遍历方式，可以根据实际需要自行选择：
首先生成测试数据：
还是以人员信息为例，这次我们使用嵌套字典的方式存储，字典的key为name，字典的值为完整的人员信息的字典，包含name、age、gender、height

from faker import Faker
from rich import print
fk = Faker('zh_CN')

# 人员信息的测试数据
persons = {}
for _ in range(10):
    name = fk.unique.name()
    persons[name] = {'name': name, 'age': fk.random_int(1, 150), 'gender': fk.passport_gender(), 'height': fk.random_int(130, 200)}

print(persons)

执行结果：

需要注意的是，每次执行程序，生成的测试数据都是不一样的，所以，上面的执行结果只是一个示例。

方法1：遍历字典的键

for k in persons.keys():
    print(k)

for k in persons:
    print(k)

通过keys()方法进行遍历，与直接对persons进行遍历是一样的。

方法2：遍历字典的值

for p in persons.values():
    print(p)

方法3：遍历字典的键值对：

for k, v in persons.items():
    print(f"key: {k}, value: {v}")

字典常用方法

关于字典的增、删、改的操作比较简单，这里就不列举了。下面就几个在实际应用中，比较实用的方法做一下简单介绍。
1、根据可迭代对象初始化一个字典：fromkeys()
在实际使用中，有些数据可能是以其他形式存储的，我们在处理过程中，可能首先需要初始化一个字典，然后进行更进一步的处理：
比如，游戏开始之初，对玩家积分进行一个初始化的操作，后续根据游戏进度进行积分的动态更新

players = ['刘备', '关羽', '张飞', '赵云', '诸葛亮']
scores = dict.fromkeys(players, 0)
print(scores)
scores['赵云'] += 10
scores['诸葛亮'] += 100
print(scores)

执行结果：

2、获取字典中的值 get()
实际使用中，要通过键获取对应的值有两种方式：
1）通过[key]的形式
2）通过get()方法
两者的不同在于，[key]索引的形式，当键值不存在时会抛异常；get()方法，键值不存在时默认返回None，也可以设置指定的默认值。

players = ['刘备', '关羽', '张飞', '赵云', '诸葛亮']
scores = dict.fromkeys(players, 0)
print(scores)
scores['赵云'] += 10
scores['诸葛亮'] += 100
print(scores)

# 返回None
print(scores.get('赵云2'))
# 返回指定的默认值
print(scores.get('赵云2', -1))
# 会抛异常
print(scores['赵云2'])

执行结果:

3、setdefault()方法：
以一个简单的人员按照性别分组的需求为例，说明该方法的使用：

# 人员信息的测试数据
persons = {}
for _ in range(10):
    name = fk.unique.name()
    persons[name] = {'name': name, 'age': fk.random_int(1, 150), 'gender': fk.passport_gender(),
                     'height': fk.random_int(130, 200)}

print(persons)
persons_grop_by_gender = {}
for k, v in persons.items():
    if v['gender'] in persons_grop_by_gender:
        persons_grop_by_gender[v['gender']].append(k)
    else:
        persons_grop_by_gender[v['gender']] = [k]
print(persons_grop_by_gender)

上面的代码中，我们需要进行分支判断，如果key在字典中已经存在，则将姓名追加到值的列表中，如果不存在，则首次进行初始化为值列表的操作。
逻辑没有问题，但是，有点繁琐，不太pythonic！
接下来使用setdefault()方法进行改造：

persons_grop_by_gender = {}
for k, v in persons.items():
    names = persons_grop_by_gender.setdefault(v['gender'], [])
    names.append(k)

没有了分支判断的操作，相对简洁了一些。

执行结果：

字典推导式

如同通过列表推导式构造列表对象，Python也支持通过推导式构建字典对象。

字典推到式的语法类似于列表推导式，只需要把[]换为{}，单个元素，换为kk: vv形式的元素即可。
如：

dict1 = {i: i**2 for i in range(20}

还是以上面的人员信息的测试数据生成为例，这次，我们改用字典推导式来实现：

from faker import Faker
from rich import print

fk = Faker('zh_CN')

# 人员信息的测试数据
persons = {(name := fk.unique.name()): {'name': name, 'age': fk.random_int(1, 150), 'gender': fk.passport_gender(), 'height': fk.random_int(130, 200)} for _ in range(20)}

print(persons)

执行结果：

可以看到，前面通过for循环生成的测试数据，现在通过字典推导式，只需要一行代码就搞定了。

python字典遍历