第7章 字典和集合
7.1 字典：当索引不好用时
视频讲解
图7-1 映射
有一天你想翻开《新华字典》，查找一下“龟”是不是一种鸟。如果是按拼音检索，你总不可能从字母a开始查找吧？而应该直接翻到字母g在字典中的位置，然后接着找到gui的发音，继而找到“龟”字的释义：广义上指龟鳖目的统称，狭义上指龟科下的物种。
在Python中也有字典，就拿刚才的例子来说，Python的字典把这个字（或单词）称为“键（key）”，把其对应的含义称为“值（value）”。另外值得一提的是，Python的字典在有些地方称为哈希（hash），有些地方称为关系数组，其实这些都与今天要讲的Python字典是同一个概念。
字典是Python中唯一的映射类型，映射是数学上的一个术语，指两个元素集之间元素相互“对应”的关系，如图7-1所示。
映射类型区别于序列类型，序列类型以数组的形式存储，通过索引的方式来获取相应位置的值，一般索引值与对应位置存储的数据是毫无关系的。
举个例子：
>>> brand = ["李宁", "耐克", "阿迪达斯", "鱼C工作室"]
>>> slogan = ["一切皆有可能", "Just do it", "Impossible is nothing", "让
编程改变世界"]
>>> print("鱼C工作室的口号是：%s" % slogan[brand.index("鱼C工作室")])
鱼C工作室的口号是：让编程改变世界
列表brand、slogan的索引和相对的值是没有任何关系的，可以看出，在两个列表间，索引号相同的元素是有关系的（品牌对应口号），所以这里通过“brand.index('鱼C工作室')”这样的语句，间接地实现通过品牌查找对应的口号的功能。
这确实是一种可实现方法，但用起来多少有些别扭，而且效率还不高。况且Python是以简洁为主，这样的实现肯定是差强人意的。
7.1.1 创建和访问字典
先演示一下用法：
字典的使用非常简单，它有自己的标志性符号，就是用大括号（{}）定义。字典由“键”和“值”共同构成，每一对键值组合称为“项”。
在刚才的例子中，李宁、耐克、阿迪达斯、鱼C工作室这些品牌就是键，而一切皆有可能、Just do it、Impossible is nothing、让编程改变世界，这些口号就是对应的值。
注意：
字典的键必须独一无二，但值则不必。值可以取任何数据类型，但必须是不可变的，如字符串、数或元组。
要声明一个空字典，直接用大括号即可：
>>> empty = {}
>>> empty
{}
>>> type(empty)
<class 'dict'>
也可以使用dict()内置函数来创建字典：
>>> dict1 = dict((('F', 70), ('i', 105), ('s', 115), ('h', 104), ('C', 67)))
>>> dict1
{'F': 70, 'i': 105, 's': 115, 'h': 104, 'C': 67}
有读者可能会问，为什么上面的例子中出现这么多小括号？
因为dict()函数的参数可以是一个序列（但不能是多个），所以要打包成一个元组（或列表）序列。
当然，如果嫌上面的做法太麻烦，还可以通过提供具有映射关系的参数来创建字典：
>>> dict1 = dict(F=70, i=105, s=115, h=104, C=67)
>>> dict1
{'F': 70, 'i': 105, 's': 115, 'h': 104, 'C': 67}
这里要注意的是，键的位置不能加上表示字符串的引号，否则会报错：
>>> dict1 = dict('F'=70, 'i'=105, 's'=115, 'h'=104, 'C'=67)
SyntaxError: keyword can't be an expression
访问字典里的值与访问序列类似，只需要把相应的键放入方括号即可，如果该键不在映射中，则抛出KeyError：
还有一种创建方法是直接给字典的键赋值，如果键已存在，则改写键对应的值；如果键不存在，则创建一个新的键并赋值：
>>> dict1
{'F': 70, 'i': 105, 's': 115, 'h': 104, 'C': 67}
>>> dict1['x'] = 88
>>> dict1
{'F': 70, 'i': 105, 's': 115, 'h': 104, 'C': 67, 'x': 88}
>>> dict1['x'] = 120
>>> dict1
{'F': 70, 'i': 105, 's': 115, 'h': 104, 'C': 67, 'x': 120}
注意：
字典不允许同一个键出现两次，如果同一个键被赋值两次，后一个值会被记住：
>>> courses = {"小甲鱼":"《零基础入门学习Python》", "不二如是":"《零基础入门学
习Scratch》", "小甲鱼":"《极客Python之效率革命》"}
>>> courses
{'小甲鱼': '《极客Python之效率革命》','不二如是': '《零基础入门学习Scratch》'}
键必须不可变，所以可以用数值、字符串或元组充当，如果使用列表那就不行了：
正所谓殊途同归，下面列举的五种方法都是创建同样的字典，大家仔细体会一下：
>>> a = dict(one=1, two=2, three=3)
>>> b = {'one': 1, 'two': 2, 'three': 3}
>>> c = dict(zip(['one', 'two', 'three'], [1, 2, 3]))
>>> d = dict([('two', 2), ('one', 1), ('three', 3)])
>>> e = dict({'three': 3, 'one': 1, 'two': 2})
>>> a == b == c == d == e
True
有别于序列，字典是不支持拼接和重复操作的：
7.1.2 各种内置方法
视频讲解
1）fromkeys(seq[, value])
fromkeys()方法用于创建并返回一个新的字典，它有两个参数；第一个参数是字典的键；第二个参数是可选的，是传入键对应的值，如果不提供，那么默认是None。
举个例子：
>>> dict1 = {}
>>> dict1.fromkeys((1, 2, 3))
{1: None, 2: None, 3: None}
>>> dict2 = {}
>>> dict2.fromkeys((1, 2, 3), "Number")
{1: 'Number', 2: 'Number', 3: 'Number'}
>>> dict3 = {}
>>> dict3.fromkeys((1, 2, 3), ("one", "two", "three"))
{1: ('one', 'two', 'three'), 2: ('one', 'two', 'three'), 3: ('one', 'two',
'three')}
上面最后一个例子告诉我们做事不能总是想当然，有时候现实会给你狠狠的一棒。fromkeys()方法并不会将值"one"、"two"和"three"分别赋值键1、2和3，因为fromkeys()把("one", "two", "three")当成一个值了。
2）keys()，values()和items()
访问字典的方法有keys()、values()和items()。keys()用于返回字典中的键，values()用于返回字典中所有的值，那么，items()当然就是返回字典中所有的键值对（也就是项）。
举个例子：
>>> dict1 = {}
>>> dict1 = dict1.fromkeys(range(32), "赞")
>>> dict1.keys()
dict_keys([0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17,
18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31])
>>> dict1.values()
dict_values(['赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞',
'赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞',
'赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞', '赞'])
>>> dict1.items()
dict_items([(0, '赞'), (1, '赞'), (2, '赞'), (3, '赞'), (4, '赞'), (5,
'赞'), (6, '赞'), (7, '赞'), (8, '赞'), (9, '赞'), (10, '赞'), (11, '赞'),
(12, '赞'), (13, '赞'), (14, '赞'), (15, '赞'), (16, '赞'), (17, '赞'), (18,
'赞'), (19, '赞'), (20, '赞'), (21, '赞'), (22, '赞'), (23, '赞'), (24,
'赞'), (25, '赞'), (26, '赞'), (27, '赞'), (28, '赞'), (29, '赞'), (30,
'赞'), (31, '赞')])
字典可以很大，有时候我们并不知道提供的项是否在字典中存在，如果不存在，Python就会报错：
对于代码调试阶段，报错可以让程序员及时发现程序存在的问题并修改。但是如果程序已经发布了，那么经常报错的程序肯定是会被用户遗弃的。
3）get(key[, default])
get()方法提供了更宽松的方式去访问字典项，当键不存在的时候，get()方法并不会报错，只是默默地返回了一个None，表示啥都没找到：
>>> dict1.get(31)
'赞'
>>> dict1.get(32)
>>>
如果希望找不到数据时返回指定的值，那么可以在第二个参数设置对应的默认返回值：
>>> dict1.get(32, "木有")
'木有'
如果不知道一个键是否在字典中，那么可以使用成员资格操作符（in或not in）来判断：
>>> 31 in dict1
True
>>> 32 in dict2
False
在字典中检查键的成员资格比序列更高效，当数据规模相当大的时候，两者的差距会很明显（注：因为字典是采用哈希方法一对一找到成员，而序列则是采取迭代的方式逐个比对）。最后要注意的一点是，这里查找的是键而不是值，但是在序列中查找的是元素的值而不是元素的索引。
如果需要清空一个字典，则使用clear()方法：
>>> dict1
{0: '赞', 1: '赞', 2: '赞', 3: '赞', 4: '赞', 5: '赞', 6: '赞', 7: '赞', 8:
'赞', 9: '赞', 10: '赞', 11: '赞', 12: '赞', 13: '赞', 14: '赞', 15: '赞',
16: '赞', 17: '赞', 18: '赞', 19: '赞', 20: '赞', 21: '赞', 22: '赞', 23:
'赞', 24: '赞', 25: '赞', 26: '赞', 27: '赞', 28: '赞', 29: '赞', 30: '赞',
31: '赞'}
>>> dict1.clear()
>>> dict1
{}
有的读者可能会使用变量名赋值为一个空字典的方法来清空字典，这样的做法其实存在一定的弊端。
下面给大家解释这两种清除方法有什么不同。
>>> a = {"姓名":"小甲鱼", "密码":"123456"}
>>> b = a
>>> b
{'姓名': '小甲鱼', '密码': '123456'}
>>> a = {}
>>> a
{}
>>> b
{'姓名': '小甲鱼', '密码': '123456'}
从上面的例子中可以看到，a、b指向同一个字典，然后试图通过将a重新指向一个空字典来达到清空的效果时，我们发现原来的字典并没有被真正清空，只是a指向了一个新的空字典而已。所以，这种做法在一定条件下会留下安全隐患（例如，账户的数据和密码等资料有可能会被窃取）。
推荐的做法是使用clear()方法：
>>> a = {"姓名":"小甲鱼", "密码":"123456"}
>>> b = a
>>> b
{'姓名': '小甲鱼', '密码': '123456'}
>>> a.clear()
>>> a
{}
>>> b
{}
4）copy()
copy()方法是用于拷贝（浅拷贝）整个字典：
>>> a = {1:"one", 2:"two", 3:"three"}
>>> b = a.copy()
>>> id(a)
63239624
>>> id(b)
63239688
>>> a[1] = "four"
>>> a
{1: 'four', 2: 'two', 3: 'three'}
>>> b
{1: 'one', 2: 'two', 3: 'three'}
5）pop(key[, default])和popitem()
pop()是给定键弹出对应的值，而popitem()是弹出一个项，这两个比较容易理解：
>>> a = {1:"one", 2:"two", 3:"three", 4:"four"}
>>> a.pop(2)
'two'
>>> a
{1: 'one', 3: 'three', 4: 'four'}
>>> a.popitem()
(1, 'one')
>>> a
{3: 'three', 4: 'four'}
6）setdefault(key[, default])
setdefault()方法和get()方法有点相似，但是，setdefault()在字典中找不到相应的键时会自动添加：
>>> a = {1:"one", 2:"two", 3:"three", 4:"four"}
>>> a.setdefault(3)
'three'
>>> a.setdefault(5)
>>> a
{1: 'one', 2: 'two', 3: 'three', 4: 'four', 5: None}
7）update([other])
最后一个是update()方法，可以利用它来更新字典：
>>> pets = {"米奇":"老鼠", "汤姆":"猫", "小白":"猪"}
>>> pets.update(小白="狗")
>>> pets
{'米奇': '老鼠', '汤姆': '猫', '小白': '狗'}
还记得在6.2节的末尾我们埋下了一个伏笔，在讲到收集参数的时候，我们说Python还有另一种收集方式，就是用两个星号（**）表示。两个星号的收集参数表示为将参数们打包成字典的形式，现在讲到了字典，就顺理成章地给大家讲讲吧。
收集参数其实有两种打包形式：一种是以元组的形式打包；另一种则是以字典的形式打包。
当参数带两个星号（**）时，传递给函数的任意数量的key=value实参会被打包进一个字典中。那么有打包就有解包，再来看下一个例子：
>>> a = {"one":1, "two":2, "three":3}
>>> test(**a)
有 3 个参数
它们分别是： {'three': 3, 'one': 1, 'two': 2}