如何成功地使用 dictionary

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如何成功地使用 dictionary
本文研究 Python 类型层次结构并介绍 dictionary 容器类型.与前面文章中讨论的 Python tuple、string 和 list 容器类型不同,dictionary 类型是一个无序的容器,依赖于键-值映射.因此,要根据键值访问 dictionary 中的元素,而不是根据它们在序列中的位置.dictionary 类型的独特特性看起来可能不同寻常,但是如果使用得当,它们可以提供强大的能力.
　　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) # Base object is the dict class
　　
　　>>> d = {} # Create an empty dictionary
　　>>> len(d)
　　>>> d = {1 : ‘one’} # Create a single item dictionary
　　>>> d
　　{1: ‘one’}
　　>>> len(d)
　　>>> d = {‘one’ : 1} # The key value can be non-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]}
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　　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)on class dict in module __builtin__:
　　dict(object)
　　| dict() -> new empty dictionary.
　　| dict(mapping) -> new dictionary initialized from a mapping object’s
　　| (key, value) pairs.
　　| dict(seq) -> new dictionary initialized as if via:
　　| d = {}
　　| for k, v in seq：
　　| d[k] = v
　　| dict(**kwargs) -> new dictionary initialized with the name=value pairs
　　| in the keyword argument list. For example: dict(one=1, two=2)
　　|
　　| Methods defined here:
　　|
　　| __cmp__(…)
　　| x.__cmp__(y) cmp(x,y)
　　|
　　| __contains__(…)
　　| x.__contains__(y) y in x
　　|
　　| __delitem__(…)
　　| x.__delitem__(y) del x[y]
　　…[/code]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)(most recent call last):
　　File "", line 1, in ?: can't convert dictionary
　　update sequence element #0 to a sequence
　　>>> 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): keyword can't be an expression
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　　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](most recent call last):
　　File "", line 1, in ?: 6
　　>>> d[:-1](most recent call last):
　　File "", line 1, in ?: unhashable type
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　　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'}
　　>>> del d[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'}
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　　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.Python dictionary 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])
　　
　　>>> d['one']
　　>>> type(d['one'])
　　
　　>>> 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] = 'a tuple'
　　>>> d
　　{0: 'zero', 3: 'a tuple', 'two': [0, 1, 2], 'one': 1}
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　　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 Python dictionary 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)
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　　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: 'a tuple', 'two': [0, 1, 2], 'one': 1}
　　>>> d.keys()
　　[0, 3, 'two', 'one']
　　>>> if 0 in d.keys():
　　... print 'True'
　　...
　　>>> if 'one' in d:
　　... print 'True'
　　...
　　>>> if 'four' in d:
　　... print 'Dictionary contains four'
　　... elif 'two' in d:
　　... print 'Dictionary contains two'
　　... contains two
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　　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 “Discover Python, Part 6” 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 Python dictionary,如清单 9 所示.
　　清单 9. 迭代和 dictionary
　　>>> d = {0: 'zero', 3: 'a tuple', 'two': [0, 1, 2], 'one': 1}
　　>>> for k in d.iterkeys():
　　... print d[k]
　　... tuple
　　[0, 1, 2]
　　>>> for v in d.itervalues():
　　... print v
　　... tuple
　　[0, 1, 2]
　　>>> for k, v in d.iteritems():
　　... print 'd[',k,'] = ',v
　　... [ 0 ] = zero[ 3 ] = a tuple[ two ] = [0, 1, 2][ one ] = 1
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　　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 Python dictionary 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 Python dictionary 使开发人员能够编写简洁而又强大的编程语句.