Python中的字典是无序的数据结构|极客笔记

Python中的字典是无序的数据结构

在Python中，字典（dictionary）是一种非常常用的数据结构，用来存储键值对（key-value pairs）。与列表（list）和元组（tuple）不同的是，字典是无序的数据结构。这意味着字典中的元素没有固定的顺序，不像列表和元组那样可以按照插入顺序来访问元素。

字典的定义和基本操作

在Python中，可以使用大括号{}来创建一个空的字典，也可以使用键值对的形式来初始化一个字典。下面是一个简单的示例：

# 创建一个空字典
my_dict = {}

# 初始化一个带有键值对的字典
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 访问字典中的元素
print(my_dict['name'])
print(my_dict['age'])
print(my_dict['city'])

运行上面的代码，会输出：

Alice
25
New York

可以看到，通过键值对的方式可以很方便地访问字典中的元素。不过需要注意的是，字典是无序的，所以不能像列表那样通过下标来访问元素。

字典的特性

键的唯一性

在字典中，键是唯一的，每个键对应一个值。如果多次对同一个键赋值，后面的值会覆盖前面的值。下面是一个示例：

my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25}
print(my_dict)

# 修改值
my_dict['age'] = 26
print(my_dict)

# 新增键值对
my_dict['city'] = 'New York'
print(my_dict)

# 重复赋值
my_dict['name'] = 'Bob'
print(my_dict)

运行上面的代码，会输出：

{'name': 'Alice', 'age': 25}
{'name': 'Alice', 'age': 26}
{'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York'}
{'name': 'Bob', 'age': 26, 'city': 'New York'}

从结果可以看出，如果对已有的键赋值，会修改该键对应的值；如果新增一个新的键值对，会在字典中新增该键值对；如果对已有的键再次赋值，会覆盖原有的值。

键的不可变性

字典中的键必须是不可变的对象，比如整数、字符串或元组。这是因为字典中使用哈希表来存储键值对，而哈希表的键必须是不可变的，以保证能够正确地计算键的哈希值。如果使用可变对象作为键，会导致计算哈希值出错，从而无法正确获取对应的值。

下面是一个示例，展示了使用不同类型的对象作为键时的错误：

# 字典中使用整数作为键
my_dict = {1: 'apple', 2: 'banana', 3: 'orange'}
print(my_dict)

# 字典中试图使用列表作为键
try:
    my_dict = {[1, 2]: 'apple', [3, 4]: 'banana'}
except TypeError as e:
    print('Error:', e)

运行上面的代码，会输出：

{1: 'apple', 2: 'banana', 3: 'orange'}
Error: unhashable type: 'list'

从结果可以看到，当我们试图使用列表作为键时，Python会抛出TypeError错误，提示该类型为不可散列的（unhashable）。由于列表是可变对象，无法作为字典的键。

遍历字典

在Python中，可以使用for循环来遍历字典中的所有键值对。下面是一个简单的示例：

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

# 遍历字典的键值对
for key, value in my_dict.items():
    print(f'{key}: {value}')

运行上面的代码，会输出：

name: Alice
age: 25
city: New York

除了使用items()方法获取键值对以外，还可以分别使用keys()和values()方法来分别获取字典的键和值。例如：

# 遍历字典的键
for key in my_dict.keys():
    print(key)

# 遍历字典的值
for value in my_dict.values():
    print(value)

字典推导式

除了列表推导式以外，Python还提供了字典推导式，可以快速生成字典。字典推导式的语法类似于列表推导式，使用{key: value for key, value in iterable}的形式。下面是一个简单的示例：

# 使用字典推导式生成一个字典
my_dict = {num: num**2 for num in range(5)}
print(my_dict)

运行上面的代码，会输出：

{0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

字典推导式在创建字典时非常方便，可以根据特定的规则生成字典，减少冗余代码的编写。

总结

在Python中，字典是一种非常灵活和高效的数据结构，用来存储键值对。与列表和元组不同的是，字典是无序的数据结构，键的顺序不固定。通过字典，可以快速地查找和修改元素，适合存储一对一的映射关系。

Python中的字典是无序的数据结构