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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 Pythontuple、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
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
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
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
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
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
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。