dictionary

我們都曾經(jīng)使用過語言詞典來查找不認(rèn)識的單詞的定義。語言詞典針對給定的單詞（比如 python）提供一組標(biāo)準(zhǔn)的信息。這種系統(tǒng)將定義和其他信息與實(shí)際的單詞關(guān)聯(lián)（映射）起來。使用單詞作為鍵定位器來尋找感興趣的信息。這種概念延伸到 Python 編程語言中，就成了特殊的容器類型，稱為 dictionary。

dictionary 數(shù)據(jù)類型在許多語言中都存在。它有時候稱為關(guān)聯(lián) 數(shù)組（因?yàn)閿?shù)據(jù)與一個鍵值相關(guān)聯(lián)），或者作為散列表。但是在 Python 中，dictionary 是一個很好的對象，因此即使是編程新手也很容易在自己的程序中使用它。按照正式的說法，Python 中的 dictionary 是一種異構(gòu)的、易變的映射容器數(shù)據(jù)類型。
創(chuàng)建 dictionary

本系列中前面的文章介紹了 Python 編程語言中的一些容器數(shù)據(jù)類型，包括 tuple、string 和 list（參見 參考資料）。這些容器的相似之處是它們都是基于序列的。這意味著要根據(jù)元素在序列中的位置訪問這些集合中的元素。所以，給定一個名為 a 的序列，就可以使用數(shù)字索引（比如 a[0] ）或片段（比如 a[1:5]）來訪問元素。Python 中的 dictionary 容器類型與這三種容器類型的不同之處在于，它是一個無序的集合。不是按照索引號，而是使用鍵值來訪問集合中的元素。這意味著構(gòu)造 dictionary 容器比 tuple、string 或 list 要復(fù)雜一些，因?yàn)楸仨毻瑫r提供鍵和相應(yīng)的值，如清單 1 所示。
清單 1. 在 Python 中創(chuàng)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
<type 'dict'>
>>> 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]}

如這個例子所示，在 Python 中創(chuàng)建 dictionary 要使用花括號和以冒號分隔的鍵-值組合。如果沒有提供鍵-值組合，那么就會創(chuàng)建一個空的 dictionary。使用一個鍵-值組合，就會創(chuàng)建具有一個元素的 dictionary，以此類推，直至您需要的任何規(guī)模。與任何容器類型一樣，可以使用內(nèi)置的 len 方法查明集合中元素的數(shù)量。

前面的示例還演示了關(guān)于 dictionary 容器的另一個重要問題。鍵并不限制為整數(shù)；它可以是任何不易變的數(shù)據(jù)類型，包括 integer、float、tuple 或 string。因?yàn)?list 是易變的，所以它不能作為 dictionary 中的鍵。但是 dictionary 中的值可以是任何數(shù)據(jù)類型的。

最后，這個示例說明了 Python 中 dictionary 的底層數(shù)據(jù)類型是 dict 對象。要進(jìn)一步了解如何使用 Python 中的 dictionary，可以使用內(nèi)置的幫助解釋器來了解 dict 類，如清單 2 所示。
清單 2. 獲得關(guān)于 dictionary 的幫助

>>> 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]
...

關(guān)于 dict 類的幫助指出，可以使用構(gòu)造函數(shù)直接創(chuàng)建 dictionary，而不使用花括號。既然與其他容器數(shù)據(jù)類型相比，在創(chuàng)建 dictionary 時必須提供更多的數(shù)據(jù)，那么這些創(chuàng)建方法比較復(fù)雜也就不足為奇了。但是，在實(shí)踐中使用 dictionary 并不難，如清單 3 所示。
清單 3. 在 Python 中創(chuàng)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 "<stdin>", 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

可以看到，創(chuàng)建 dictionary 需要鍵值和數(shù)據(jù)值。第一次從 list 創(chuàng)建 dictionary 的嘗試失敗了，這是因?yàn)闆]有匹配的鍵-數(shù)據(jù)值對。第二個和第三個示例演示了如何正確地創(chuàng)建 dictionary：在第一種情況下，使用一個 list，其中的每個元素都是一個 tuple；在第二種情況下，也使用一個 list，但是其中的每個元素是另一個 list。在這兩種情況下，內(nèi)層容器都用于獲得鍵到數(shù)據(jù)值的映射。

直接創(chuàng)建 dict 容器的另一個方法是直接提供鍵到數(shù)據(jù)值的映射。這種技術(shù)允許顯式地定義鍵和與其對應(yīng)的值。這個方法其實(shí)用處不大，因?yàn)榭梢允褂没ɡㄌ柾瓿上嗤娜蝿?wù)。另外，如前面的例子所示，在采用這種方式時對于鍵不能使用數(shù)字，否則會導(dǎo)致拋出一個異常。
訪問和修改 dictionary

創(chuàng)建了 dictionary 之后，需要訪問其中包含的數(shù)據(jù)。訪問方式與訪問任何 Python 容器數(shù)據(jù)類型中的數(shù)據(jù)相似，如清單 4 所示。
清單 4. 訪問 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 "<stdin>", line 1, in ?: 6
>>> d[:-1](most recent call last):
 File "<stdin>", line 1, in ?: unhashable type

可以看到，從 dictionary 中獲取數(shù)據(jù)值的過程幾乎與從任何容器類型中獲取數(shù)據(jù)完全一樣。在容器名后面的方括號中放上鍵值。當(dāng)然，dictionary 可以具有非數(shù)字的鍵值，如果您以前沒有使用過這種數(shù)據(jù)類型，那么適應(yīng)這一點(diǎn)需要些時間。因?yàn)樵?dictionary 中次序是不重要的（dictionary 中數(shù)據(jù)的次序是任意的），所以可以對其他容器數(shù)據(jù)類型使用的片段功能，對于 dictionary 是不可用的。試圖使用片段或者試圖從不存在的鍵訪問數(shù)據(jù)就會拋出異常，指出相關(guān)的錯誤。

Python 中的 dictionary 容器也是易變的數(shù)據(jù)類型，這意味著在創(chuàng)建它之后可以修改它。如清單 5 所示，可以添加新的鍵到數(shù)據(jù)值的映射，可以修改現(xiàn)有的映射，還可以刪除映射。
清單 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'}

清單 5 演示了幾個重點(diǎn)。首先，修改數(shù)據(jù)值是很簡單的：將新的值分配給適當(dāng)?shù)逆I。其次，添加新的鍵到數(shù)據(jù)值的映射也很簡單：將相關(guān)數(shù)據(jù)分配給新的鍵值。Python 自動進(jìn)行所有處理。不需要調(diào)用 append 這樣的特殊方法。對于 dictionary 容器，次序是不重要的，所以這應(yīng)該好理解，因?yàn)椴皇窃?dictionary 后面附加映射，而是將它添加到容器中。最后，刪除映射的辦法是使用 del 操作符以及應(yīng)該從容器中刪除的鍵。

在清單 5 中有一個情況看起來有點(diǎn)兒怪，鍵值是按照數(shù)字次序顯示的，而且這個次序與插入映射的次序相同。不要誤解 —— 情況不總是這樣的。Python dictionary 中映射的次序是任意的，對于不同的 Python 安裝可能會有變化，甚至多次使用同一 Python 解釋器運(yùn)行相同代碼也會有變化。如果在一個 dictionary 中使用不同類型的鍵和數(shù)據(jù)值，那么就很容易看出這一點(diǎn)，如清單 6 所示。
清單 6. 異構(gòu)的容器

>>> d = {0: 'zero', 'one': 1}   
>>> d
{0: 'zero', 'one': 1}
>>> d[0]
'zero'
>>> type(d[0])
<type 'str'>
>>> d['one']
>>> type(d['one'])
<type 'int'>
>>> 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}

如這個例子所示，可以在一個 dictionary 中使用不同數(shù)據(jù)類型的鍵和數(shù)據(jù)值。還可以通過修改 dictionary 添加新的類型。最后，產(chǎn)生的 dictionary 的次序并不與插入數(shù)據(jù)的次序匹配。本質(zhì)上，dictionary 中元素的次序是由 Python dictionary 數(shù)據(jù)類型的實(shí)際實(shí)現(xiàn)控制的。新的 Python 解釋器很容易改變這一次序，所以一定不要依賴于元素在 dictionary 中的特定次序。
用 dictionary 進(jìn)行編程

作為正式的 Python 數(shù)據(jù)類型，dictionary 支持其他較簡單數(shù)據(jù)類型所支持的大多數(shù)操作。這些操作包括一般的關(guān)系操作符，比如 <、> 和 ==，如清單 7 所示。
清單 7. 一般關(guān)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)

前面的示例創(chuàng)建兩個 dictionary 并使用它們測試 < 關(guān)系操作符。盡管很少以這種方式比較兩個 dictionary；但是如果需要，可以這樣做。

然后，這個示例將賦值給變量 d1 的 dictionary 賦值給另一個變量 d2。注意，內(nèi)置的 id() 方法對于 d1 和 d2 返回相同的標(biāo)識符值，這說明這不是復(fù)制操作。要想復(fù)制 dictionary ，可以使用 copy() 方法。從這個示例中的最后幾行可以看出，副本與原來的 dictionary 完全相同，但是容納這個 dictionary 的變量具有不同的標(biāo)識符。

在 Python 程序中使用 dictionary 時，很可能希望檢查 dictionary 中是否包含特定的鍵或值。如清單 8 所示，這些檢查很容易執(zhí)行。
清單 8. 條件測試和 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

測試 dictionary 中鍵或數(shù)據(jù)值的成員關(guān)系是很簡單的。dictionary 容器數(shù)據(jù)類型提供幾個內(nèi)置方法，包括 keys() 方法和 values() 方法（這里沒有演示）。這些方法返回一個列表，其中分別包含進(jìn)行調(diào)用的 dictionary 中的鍵或數(shù)據(jù)值。

因此，要判斷某個值是否是 dictionary 中的鍵，應(yīng)該使用 in 操作符檢查這個值是否在調(diào)用 keys() 方法所返回的鍵值列表中。可以使用相似的操作檢查某個值是否在調(diào)用 values() 方法所返回的數(shù)據(jù)值列表中。但是，可以使用 dictionary 名作為簡寫表示法。這是有意義的，因?yàn)橐话阆Ｍ滥硞€數(shù)據(jù)值（而不是鍵值）是否在 dictionary 中。

在 “Discover Python, Part 6” 中，您看到了使用 for 循環(huán)遍歷容器中的元素是多么容易。同樣的技術(shù)也適用于 Python dictionary，如清單 9 所示。
清單 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

這個示例演示了遍歷 dictionary 的三種方式：使用從 iterkeys()、itervalues() 或 iteritems() 方法返回的 Python 迭代器。（順便說一下，可以通過在 dictionary 上直接調(diào)用適當(dāng)方法，比如 d.iterkeys()，從而檢查這些方法是否返回一個迭代器而不是容器數(shù)據(jù)類型。）iterkeys() 方法允許遍歷 dictionary 的鍵，而 itervalues() 方法允許遍歷 dictionary 包含的數(shù)據(jù)值。另一方面，iteritems() 方法允許同時遍歷鍵到數(shù)據(jù)值的映射。

dictionary：另一種強(qiáng)大的 Python 容器

本文討論了 Python dictionary 數(shù)據(jù)類型。dictionary 是一種異構(gòu)的、易變的容器，依賴鍵到數(shù)據(jù)值的映射（而不是特定的數(shù)字次序）來訪問容器中的元素。訪問、添加和刪除 dictionary 中的元素都很簡單，而且 dictionary 很容易用于復(fù)合語句，比如 if 語句或 for 循環(huán)?？梢栽?dictionary 中存儲所有不同類型的數(shù)據(jù)，可以按照名稱或其他復(fù)合鍵值（比如 tuple）訪問這些數(shù)據(jù)，所以 Python dictionary 使開發(fā)人員能夠編寫簡潔而又強(qiáng)大的編程語句。