字典

字典是 Python 中唯一的映射类型，每个元素由键（key）和值（value）构成，键必须是不可变类型，比如数字、字符串和元组。

字典基本操作

这里先介绍字典的几个基本操作，后文再介绍字典的常用方法。

  • 创建字典
  • 遍历字典
  • 判断键是否在字典里面

创建字典

字典可以通过下面的方式创建：

  1. >>> d0 = {}    # 空字典
  2. >>> d0
  3. {}
  4. >>> d1 = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  5. >>> d1
  6. {'age': 20, 'name': 'ethan'}
  7. >>> d1['age'] = 21          # 更新字典
  8. >>> d1
  9. {'age': 21, 'name': 'ethan'}
  10. >>> d2 = dict(name='ethan', age=20)    # 使用 dict 函数
  11. >>> d2
  12. {'age': 20, 'name': 'ethan'}
  13. >>> item = [('name', 'ethan'), ('age', 20)]
  14. >>> d3 = dict(item)
  15. >>> d3
  16. {'age': 20, 'name': 'ethan'}

遍历字典

遍历字典有多种方式，这里先介绍一些基本的方式，后文会介绍一些高效的遍历方式。

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> for key in d:
  3. ...     print '%s: %s' % (key, d[key])
  4. ...
  5. age: 20
  6. name: ethan
  7. >>> d['name']
  8. 'ethan'
  9. >>> d['age']
  10. 20
  11. >>> for key in d:
  12. ...     if key == 'name':
  13. ...         del d[key]         # 要删除字典的某一项
  14. ...
  15. Traceback (most recent call last):
  16.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  17. RuntimeError: dictionary changed size during iteration
  18. >>>
  19. >>> for key in d.keys():  # python2 应该使用这种方式, python3 使用 list(d.keys())
  20. ...     if key == 'name':
  21. ...         del d[key]
  22. ...
  23. >>> d
  24. {'age': 20}

在上面，我们介绍了两种遍历方式：for key in d 和 for key in d.keys()，如果在遍历的时候，要删除键为 key 的某项，使用第一种方式会抛出 RuntimeError，使用第二种方式则不会。

判断键是否在字典里面

有时，我们需要判断某个键是否在字典里面，这时可以用 in 进行判断，如下：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> 'name' in d
  3. True
  4. >>> d['score']             # 访问不存在的键，会抛出 KeyError
  5. Traceback (most recent call last):
  6.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  7. KeyError: 'score'
  8. >>> 'score' in d           # 使用 in 判断 key 是否在字典里面
  9. False

字典常用方法

字典有自己的一些操作方法，这里只介绍部分常用的方法：

  • clear
  • copy
  • get
  • setdefault
  • update
  • pop
  • popitem
  • keys/iterkeys
  • values/itervalues
  • items/iteritems
  • fromkeys

clear

clear 方法用于清空字典中的所有项，这是个原地操作，所以无返回值（或者说是 None）。

看看例子：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> rv = d.clear()
  3. >>> d
  4. {}
  5. >>> print rv
  6. None

再看看一个例子：

  1. >>> d1 = {}
  2. >>> d2 = d1
  3. >>> d2['name'] = 'ethan'
  4. >>> d1
  5. {'name': 'ethan'}
  6. >>> d2
  7. {'name': 'ethan'}
  8. >>> d1 = {}         # d1 变为空字典
  9. >>> d2
  10. {'name': 'ethan'}   # d2 不受影响

在上面，d1 和 d2 最初对应同一个字典，而后我们使用 d1 = {} 使其变成一个空字典，但此时 d2 不受影响。如果希望 d1 变成空字典之后，d2 也变成空字典，则可以使用 clear 方法：

  1. >>> d1 = {}
  2. >>> d2 = d1
  3. >>> d2['name'] = 'ethan'
  4. >>> d1
  5. {'name': 'ethan'}
  6. >>> d2
  7. {'name': 'ethan'}
  8. >>> d1.clear()      # d1 清空之后，d2 也为空
  9. >>> d1
  10. {}
  11. >>> d2
  12. {}

copy

copy 方法实现的是浅复制（shallow copy）。它具有以下特点：

  • 对可变对象的修改保持同步；
  • 对不可变对象的修改保持独立；

看看例子：

  1. # name 的值是不可变对象，books 的值是可变对象
  2. >>> d1 = {'name': 'ethan', 'books': ['book1', 'book2', 'book3']}
  3. >>> d2 = d1.copy()
  4. >>> d2['name'] = 'peter'         # d2 对不可变对象的修改不会改变 d1
  5. >>> d2
  6. {'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'peter'}
  7. >>> d1
  8. {'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'ethan'}
  9. >>> d2['books'].remove('book2')  # d2 对可变对象的修改会影响 d1
  10. >>> d2
  11. {'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'peter'}
  12. >>> d1
  13. {'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}
  14. >>> d1['books'].remove('book3')  # d1 对可变对象的修改会影响 d2
  15. >>> d1
  16. {'books': ['book1'], 'name': 'ethan'}
  17. >>> d2
  18. {'books': ['book1'], 'name': 'peter'}

和浅复制对应的是深复制（deep copy），它会创造出一个副本，跟原来的对象没有关系，可以通过 copy 模块的 deepcopy 函数来实现：

  1. >>> from copy import deepcopy
  2. >>> d1 = {'name': 'ethan', 'books': ['book1', 'book2', 'book3']}
  3. >>> d2 = deepcopy(d1)              # 创造出一个副本
  4. >>>
  5. >>> d2['books'].remove('book2')    # 对 d2 的任何修改不会影响到 d1
  6. >>> d2
  7. {'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}
  8. >>> d1
  9. {'books': ['book1', 'book2', 'book3'], 'name': 'ethan'}
  10. >>>
  11. >>> d1['books'].remove('book3')    # 对 d1 的任何修改也不会影响到 d2
  12. >>> d1
  13. {'books': ['book1', 'book2'], 'name': 'ethan'}
  14. >>> d2
  15. {'books': ['book1', 'book3'], 'name': 'ethan'}

get

当我们试图访问字典中不存在的项时会出现 KeyError，但使用 get 就可以避免这个问题。

看看例子：

  1. >>> d = {}
  2. >>> d['name']
  3. Traceback (most recent call last):
  4.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  5. KeyError: 'name'
  6. >>> print d.get('name')
  7. None
  8. >>> d.get('name', 'ethan')   # 'name' 不存在，使用默认值 'ethan'
  9. 'ethan'
  10. >>> d
  11. {}

setdefault

setdefault 方法用于对字典设定键值。使用形式如下：

  1. dict.setdefault(key, default=None)

看看例子：

  1. >>> d = {}
  2. >>> d.setdefault('name', 'ethan')   # 返回设定的默认值 'ethan'
  3. 'ethan'
  4. >>> d                               # d 被更新
  5. {'name': 'ethan'}
  6. >>> d['age'] = 20
  7. >>> d
  8. {'age': 20, 'name': 'ethan'}
  9. >>> d.setdefault('age', 18)         # age 已存在，返回已有的值，不会更新字典
  10. 20
  11. >>> d
  12. {'age': 20, 'name': 'ethan'}

可以看到，当键不存在的时候，setdefault 返回设定的默认值并且更新字典。当键存在的时候，会返回已有的值，但不会更新字典。

update

update 方法用于将一个字典添加到原字典，如果存在相同的键则会进行覆盖。

看看例子：

  1. >>> d = {}
  2. >>> d1 = {'name': 'ethan'}
  3. >>> d.update(d1)               # 将字典 d1 添加到 d
  4. >>> d
  5. {'name': 'ethan'}
  6. >>> d2 = {'age': 20}
  7. >>> d.update(d2)               # 将字典 d2 添加到 d
  8. >>> d
  9. {'age': 20, 'name': 'ethan'}
  10. >>> d3 = {'name': 'michael'}   # 将字典 d3 添加到 d，存在相同的 key，则覆盖
  11. >>> d.update(d3)
  12. >>> d
  13. {'age': 20, 'name': 'michael'}

items/iteritems

items 方法将所有的字典项以列表形式返回，这些列表项的每一项都来自于（键，值）。我们也经常使用这个方法来对字典进行遍历。

看看例子：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.items()
  3. [('age', 20), ('name', 'ethan')]
  4. >>> for k, v in d.items():
  5. ...     print '%s: %s' % (k, v)
  6. ...
  7. age: 20
  8. name: ethan

iteritems 的作用大致相同，但会返回一个迭代器对象而不是列表，同样，我们也可以使用这个方法来对字典进行遍历，而且这也是推荐的做法：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.iteritems()
  3. <dictionary-itemiterator object at 0x109cf2d60>
  4. >>> for k, v in d.iteritems():
  5. ...     print '%s: %s' % (k, v)
  6. ...
  7. age: 20
  8. name: ethan

keys/iterkeys

keys 方法将字典的键以列表形式返回，iterkeys 则返回针对键的迭代器。

看看例子：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.keys()
  3. ['age', 'name']
  4. >>> d.iterkeys()
  5. <dictionary-keyiterator object at 0x1077fad08>

values/itervalues

values 方法将字典的值以列表形式返回，itervalues 则返回针对值的迭代器。

看看例子：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.values()
  3. [20, 'ethan']
  4. >>> d.itervalues()
  5. <dictionary-valueiterator object at 0x10477dd08>

pop

pop 方法用于将某个键值对从字典移除，并返回给定键的值。

看看例子：

  1. >>> d = {'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.pop('name')
  3. 'ethan'
  4. >>> d
  5. {'age': 20}

popitem

popitem 用于随机移除字典中的某个键值对。

看看例子：

  1. >>> d = {'id': 10, 'name': 'ethan', 'age': 20}
  2. >>> d.popitem()
  3. ('age', 20)
  4. >>> d
  5. {'id': 10, 'name': 'ethan'}
  6. >>> d.popitem()
  7. ('id', 10)
  8. >>> d
  9. {'name': 'ethan'}

对元素为字典的列表排序

事实上，我们很少直接对字典进行排序，而是对元素为字典的列表进行排序。

比如，存在下面的 students 列表，它的元素是字典：

  1. students = [
  2.     {'name': 'john', 'score': 'B', 'age': 15},
  3.     {'name': 'jane', 'score': 'A', 'age': 12},
  4.     {'name': 'dave', 'score': 'B', 'age': 10},
  5.     {'name': 'ethan', 'score': 'C', 'age': 20},
  6.     {'name': 'peter', 'score': 'B', 'age': 20},
  7.     {'name': 'mike', 'score': 'C', 'age': 16}
  8. ]
  • 按 score 从小到大排序
  1. >>> sorted(students, key=lambda stu: stu['score'])
  2. [{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
  3.  {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
  4.  {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
  5.  {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
  6.  {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
  7.  {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'}]

需要注意的是，这里是按照字母的 ascii 大小排序的，所以 score 从小到大，即从 ‘A’ 到 ‘C’。

  • 按 score 从大到小排序
  1. >>> sorted(students, key=lambda stu: stu['score'], reverse=True)  # reverse 参数
  2. [{'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
  3.  {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'},
  4.  {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
  5.  {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
  6.  {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
  7.  {'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'}]
  • 按 score 从小到大，再按 age 从小到大
  1. >>> sorted(students, key=lambda stu: (stu['score'], stu['age']))
  2. [{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
  3.  {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
  4.  {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
  5.  {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
  6.  {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'},
  7.  {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'}]
  • 按 score 从小到大，再按 age 从大到小
  1. >>> sorted(students, key=lambda stu: (stu['score'], -stu['age']))
  2. [{'age': 12, 'name': 'jane', 'score': 'A'},
  3.  {'age': 20, 'name': 'peter', 'score': 'B'},
  4.  {'age': 15, 'name': 'john', 'score': 'B'},
  5.  {'age': 10, 'name': 'dave', 'score': 'B'},
  6.  {'age': 20, 'name': 'ethan', 'score': 'C'},
  7.  {'age': 16, 'name': 'mike', 'score': 'C'}]

参考资料