[Python] 字典操作近两万字大总结（超详细教程）
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💖 系列专栏：Python学习
🌠 首发时间：2022年5月12日
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1. 什么是字典
字典是 Python 组合数据类型的一种，它能够将相关信息关联起来。字典可存储的信息量几乎不受限制。在学完字典后，你就能够更准确地为各种真实物体建模。你可以创建一个表示人的字典，然后想在其中存储多少信息就存储多少信息，比如姓名、年龄、地址、职业等等。你还能够存储任意两种相关的信息，如一系列单词及其含义，一系列人名及其专业，以及一系列山脉及其海拔等等。
2. 一个简单的字典
首先，我们来看一个游戏，其中包含一些外星人，这些外星人的颜色和点数各不相同。下面是一个简单的字典，存储了有关特定外星人的信息：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
print(alien_0['color'])
print(alien_0['points'])
字典 alien_0 存储了外星人的颜色和点数。使用两条 print 语句来访问并打印这些信息，如下所示：
green
5
与大多数编程概念一样，要熟练使用字典，也需要一段时间的练习。使用字典一段时间后，你就会明白为何它们能够高效地模拟现实世界中的情形。
3. 使用字典
在 Python 中，字典是一系列键-值对。每个键都与一个值相关联，你可以使用键来访问与之相关联的值。与键相关联的值可以是数字、字符串、列表乃至字典。事实上，可将任何 Python 对象用作字典中的值。
在 Python 中，字典用放在花括号 中的一系列键-值对表示，如前面的示例所示：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
键-值对是两个相关联的值。指定键时，Python 将返回与之相关联的值。键和值之间用冒号分隔，而键—值对之间用逗号分隔。在字典中，你想存储多少个键-值对都可以。
最简单的字典只有一个键-值对，如下述修改后的字典 alien_0 所示：
alien_0 = 'color': 'green'
这个字典只存储了一项有关 alien_0 的信息，具体地说是这个外星人的颜色。在这个字典中，字符串 ‘color’ 是一个键，与之相关联的值为 ‘green’。
3.1 访问字典中的值
要获取与键相关联的值，可依次指定字典名和放在方括号内的键，如下所示：
alien_0 = 'color': 'green'
print(alien_0['color'])
这将返回字典 alien_0 中与键 ‘color’ 相关联的值：green
字典中可包含任意数量的键-值对。例如，下面是最初的字典 alien_0，其中包含两个键-值对：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
现在，你可以访问外星人 alien_0 的颜色和点数。如果玩家射杀了这个外星人，你就可以使用下面的代码来确定玩家应获得多少个点：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
new_points = alien_0['points']
print("You just earned " + str(new_points) + " points!")
上述代码首先定义了一个字典，然后从这个字典中获取与键 ‘points’ 相关联的值，并将这个值存储在变量 new_points 中。接下来，将这个整数转换为字符串，并打印一条消息，指出玩家获得了多少个点：
You just earned 5 points!
如果你在有外星人被射杀时都运行这段代码，就会获取该外星人的点数。
3.2 添加键-值对
字典是一种动态结构，可随时在其中添加键-值对。要添加键-值对，可依次指定字典名、用方括号括起的键和相关联的值。
下面在字典 alien_0 中添加两项信息：外星人的 x 坐标和 y 坐标，让我们能够在屏幕的特定位置显示该外星人。我们将这个外星人放在屏幕左边缘，且离屏幕上边缘 25 像素的地方。由于屏幕坐标系的原点通常为左上角，因此要将该外星人放在屏幕左边缘，可将 x 坐标设置为 0；要将该外星人放在离屏幕顶部 25 像素的地方，可将 y 坐标设置为 25，如下所示：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
print(alien_0)
alien_0['x_position'] = 0
alien_0['y_position'] = 25
print(alien_0)
我们首先定义了前面一直在使用的字典，然后打印这个字典，以显示其信息。然后，
我们在这个字典中新增了一个键-值对，其中的键为 ‘x_position’，而值为 0。接着，我们重复这样的操作，但使用的键为 ‘y_position’。打印修改后的字典时，将看到这两个新增的键-值对：
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘x_position’: 0, ‘y_position’: 25
这个字典的最终版本包含 4 个键-值对，其中原来的两个指定外星人的颜色和点数，而新增的两个指定位置。注意，键-值对的排列顺序与添加顺序不同。Python 不关心键-值对的添加顺序，而只关心键和值之间的关联关系。
3.3 创建一个空字典
有时候，在空字典中添加键-值对是为了方便，而有时候必须这样做。为此，可先使用一对空的花括号定义一个字典，再分行添加各个键-值对。例如，下例演示了如何以这种方式创建字典 alien_0：
alien_0 =
alien_0['color'] = 'green'
alien_0['points'] = 5
print(alien_0)
这里首先定义了空字典 alien_0，再在其中添加颜色和点数，得到前述示例一直在使用的字典：
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5
使用字典来存储用户提供的数据或在编写能自动生成大量键-值对的代码时，通常都需要先定义一个空字典。
3.4 修改字典中的值
要修改字典中的值，可依次指定字典名、用方括号括起的键以及与该键相关联的新值。例如，假设随着游戏的进行，需要将一个外星人从绿色改为黄色：
alien_0 = 'color': 'green'
print("The alien is " + alien_0['color'] + ".")
alien_0['color'] = 'yellow'
print("The alien is now " + alien_0['color'] + ".")
我们首先定义了一个表示外星人 alien_0 的字典，其中只包含这个外星人的颜色。接下来，我们将与键 ‘color’ 相关联的值改为 ‘yellow’。输出表明，这个外星人确实从绿色变成了黄色：
The alien is green.
The alien is now yellow.
来看一个更有趣的例子：对一个能够以不同速度移动的外星人的位置进行跟踪。为此，我们将存储该外星人的当前速度，并据此确定该外星人将向右移动多远：
alien_0 = 'x_position': 0, 'y_position': 25, 'speed': 'medium'
print("Original x-position: " + str(alien_0['x_position']))
# 向右移动外星人
# 据外星人当前速度决定将其移动多远
if alien_0['speed'] == 'slow':
x_increment = 1
elif alien_0['speed'] == 'medium':
x_increment = 2
else:
x_increment = 3
# 新位置等于老位置加上增量
alien_0['x_position'] = alien_0['x_position'] + x_increment
print("New x-position: " + str(alien_0['x_position']))
首先我们定义了一个外星人，其中包含初始的 x 坐标和 y 坐标，还有速度 ‘medium’。出于简化考虑，我们省略了颜色和点数，但即便包含这些键-值对，这个示例的工作原理也不会有任何变化。我们还打印了 x_position 的初始值，旨在让用户知道这个外星人向右移动了多远。
然后，使用了一个 if-elif-else 结构来确定外星人应向右移动多远，并将这个值存储在变量 x_increment 中。如果外星人的速度为 ‘slow’，它将向右移动一个单位；如果速度为 ‘medium’，将向右移动两个单位；如果为 ‘fast’，将向右移动三个单位。确定移动量后，将其与 x_position 的当前值相加，再将结果关联到字典中的键 x_position。
由于这是一个速度中等的外星人，因此其位置将向右移动两个单位：
Original x-position: 0
New x-position: 2
这种技术很棒：通过修改外星人字典中的值，可改变外星人的行为。例如，要将这个速度中等的外星人变成速度很快的外星人，可添加如下代码行：
alien_0['speed'] = fast
这样，再次运行这些代码时，其中的 if-elif-else 结构将把一个更大的值赋给变量
x_increment。
3.5 删除键—值对
对于字典中不再需要的信息，可使用 del 语句将相应的键-值对彻底删除。使用 del 语句时，必须指定字典名和要删除的键。
例如，下面的代码从字典 alien_0 中删除键 ‘points’ 及其值：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
print(alien_0)
del alien_0['points']
print(alien_0)
del alien_0[‘points’] 让 Python 将键 ‘points’ 从字典 alien_0 中删除，同时删除与这个键相关联的值。输出表明，键 ‘points’ 及其值 5 已从字典中删除，但其他键-值对未受影响：
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5
‘color’: ‘green’
注意：删除的键-值对永远消失了。
3.6 由类似对象组成的字典
在前面的示例中，字典存储的是一个对象（游戏中的一个外星人）的多种信息，但你也可以使用字典来存储众多对象的同一种信息。例如，假设你要调查很多人，询问他们最喜欢的编程语言，可使用一个字典来存储这种简单调查的结果，如下所示：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
正如你看到的，我们将一个较大的字典放在了多行中。其中每个键都是一个被调查者的名字，而每个值都是被调查者喜欢的语言。确定需要使用多行来定义字典时，在输入左花括号后按回车键，再在下一行缩进四个空格，指定第一个键-值对，并在它后面加上一个逗号。此后你再次按回车键时，文本编辑器将自动缩进后续键-值对，且缩进量与第一个键-值对相同。
定义好字典后，在最后一个键-值对的下一行添加一个右花括号，并缩进四个空格，使其与字典中的键对齐。另外一种不错的做法是在最后一个键-值对后面也加上逗号，为以后在下一行添加键-值对做好准备。
注意：对于较长的列表和字典，大多数编辑器都有以类似方式设置其格式的功能。对于较长的字典，还有其他一些可行的格式设置方式，因此在你的编辑器或其他源代码中，你可能会看到稍微不同的格式设置方式。
给定被调查者的名字，可使用这个字典轻松地获悉他喜欢的语言：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
print("Sarah's favorite language is " +
favorite_languages['sarah'].title() +
".")
为获悉 Sarah 喜欢的语言，我们使用如下代码：
favorite_languages['sarah']
在 print 语句中，我们使用了 favorite_languages[‘sarah’].title() 这种语法输出了 Sarah 喜欢的语言：
Sarah’s favorite language is C.
这个示例还演示了如何将较长的 print 语句分成多行。单词 print 比大多数字典名都短，因此让输出的第一部分紧跟在左括号后面是合理的。请选择在合适的地方拆分要打印的内容，并在第一行末尾加上一个拼接运算符（+）。按回车键进入 print 语句的后续各行，并使用 Tab 键将它们对齐并缩进一级。指定要打印的所有内容后，在 print 语句的最后一行末尾加上右括号。
4. 遍历字典
一个 Python 字典可能只包含几个键-值对，也可能包含数百万个键-值对。鉴于字典可能包含大量的数据，Python 支持对字典遍历。字典可用于以各种方式存储信息，因此有多种遍历字典的方式：可遍历字典的所有键-值对、键或值。
4.1 遍历所有的键—值对
探索各种遍历方法前，先来看一个新字典，它用于存储有关网站用户的信息。下面的字典存储一名用户的用户名、名和姓：
user_0 =
'username': 'efermi',
'first': 'enrico',
'last': 'fermi',
利用前面介绍过的知识，可访问 user_0 的任何一项信息，但如果要获悉该用户字典中的所有信息，该怎么办呢？
我们可以使用一个 for 循环来遍历这个字典：
user_0 =
'username': 'efermi',
'first': 'enrico',
'last': 'fermi',
for key, value in user_0.items():
print("\\nKey: " + key)
print("Value: " + value)
我们要编写用于遍历字典的 for 循环，可声明两个变量，用于存储键-值对中的键和值。对于这两个变量，可使用任何名称。下面的代码使用了简单的变量名，这完全可行：
for k, v in user_0.items()
for 语句的第二部分包含字典名和方法 items()，它返回一个键-值对列表。接下来，for 循环依次将每个键-值对存储到指定的两个变量中。在前面的示例中，我们使用这两个变量来打印每个键及其相关联的值。第一条 print 语句中的 “\\n” 确保在输出每个键-值对前都插入一个空行：
Key: username
Value: efermi
Key: first
Value: enrico
Key: last
Value: fermi
注意，即便遍历字典时，键-值对的返回顺序也与存储顺序不同。Python 不关心键-值对的存储顺序，而只跟踪键和值之间的关联关系。
在前面的例子 favorite_languages 中，字典存储的是不同人的同一种信息；对于类似这
样的字典，遍历所有的键-值对很合适。如果遍历字典 favorite_languages，将得到其中每个人的姓名和喜欢的编程语言。由于其中的键都是人名，而值都是语言，因此我们在循环中使用变量 name 和 language，而不是 key 和 value，这让人更容易明白循环的作用：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
for name, language in favorite_languages.items():
print(name.title() + "'s favorite language is " +
language.title() + ".")
上述代码中 for 循环让 Python 遍历字典中的每个键—值对，并将键存储在变量 name 中，而将值存储在变量 language 中。这些描述性名称能够让人非常轻松地明白 print 语句是做什么的。
仅使用几行代码，我们就将全部调查结果显示出来了：
Jen’s favorite language is Python.
Sarah’s favorite language is C.
Phil’s favorite language is Python.
Edward’s favorite language is Ruby.
即便字典存储的是上千乃至上百万人的调查结果，这种循环也管用。
4.2 遍历字典中的所有键
在不需要使用字典中的值时，方法 keys() 很有用。下面来遍历字典 favorite_languages，并将每个被调查者的名字都打印出来：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
for name in favorite_languages.keys():
print(name.title())
上述代码中 for 循环让 Python 提取字典 favorite_languages 中的所有键，并依次将它们存储到变量 name 中。输出了每个被调查者的名字：
Jen
Sarah
Phil
Edward
遍历字典时，会默认遍历所有的键，因此，如果将上述代码中的 for name in favorite_
languages.keys(): 替换为 for name in favorite_languages:，输出将不变。
如果显式地使用方法 keys() 可让代码更容易理解，你可以选择这样做，但如果你愿意，也可省略它。
在这种循环中，可使用当前键来访问与之相关联的值。下面来打印两条消息，指出两位朋友喜欢的语言。我们像前面一样遍历字典中的名字，但在名字为指定朋友的名字时，打印一条消息，指出其喜欢的语言：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
friends = ['phil', 'sarah']
for name in favorite_languages.keys():
print(name.title())
if name in friends:
print(" Hi " + name.title() +
", I see your favorite language is " +
favorite_languages[name].title() + "!")
上述代码中，我们创建了一个列表，其中包含我们要通过打印消息，指出其喜欢的语言的朋友。在循环中，我们打印每个人的名字，并检查当前的名字是否在列表 friends 中。如果在列表中，就打印一句特殊的问候语，其中包含这位朋友喜欢的语言。为访问喜欢的语言，我们使用了字典名，并将变量 name 的当前值作为键。每个人的名字都会被打印，但只对朋友打印特殊消息：
Jen
Sarah
Hi Sarah, I see your favorite language is C!
Edward
Phil
Hi Phil, I see your favorite language is Python!
你还可以使用 keys() 确定某个人是否接受了调查。下面的代码确定 Erin 是否接受了调查：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
if 'erin' not in favorite_languages.keys():
print("Erin, please take our poll!")
方法 keys() 并非只能用于遍历；实际上，它返回一个列表，其中包含字典中的所有键，因此，代码中的 if 语句只是核实 ‘erin’ 是否包含在这个列表中。由于 ‘erin’ 并不包含在这个列表中，因此打印一条消息，邀请她参加调查：
Erin, please take our poll!
4.3 按顺序遍历字典中的所有键
字典总是明确地记录键和值之间的关联关系，但获取字典的元素时，获取顺序是不可预测的。这不是问题，因为通常你想要的只是获取与键相关联的正确的值。
要以特定的顺序返回元素，一种办法是在 for 循环中对返回的键进行排序。为此，可使用函数 sorted() 来获得按特定顺序排列的键列表的副本：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
for name in sorted(favorite_languages.keys()):
print(name.title() + ", thank you for taking the poll.")
这条 for 语句类似于其他 for 语句，但对方法 dictionary.keys() 的结果调用了函数 sorted()。这让 Python 列出字典中的所有键，并在遍历前对这个列表进行排序。输出表明，按顺序显示了所有被调查者的名字：
Edward, thank you for taking the poll.
Jen, thank you for taking the poll.
Phil, thank you for taking the poll.
Sarah, thank you for taking the poll.
4.4 遍历字典中的所有值
如果你感兴趣的主要是字典包含的值，可使用方法 values()，它返回一个值列表，而不包含任何键。例如，如果我们想获得一个这样的列表，即其中只包含被调查者选择的各种语言，而不包含被调查者的名字，可以这样做：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
print("The following languages have been mentioned:")
for language in favorite_languages.values():
print(language.title())
这条 for 语句提取字典中的每个值，并将它们依次存储到变量 language 中。通过打印这些值，就获得了一个列表，其中包含被调查者选择的各种语言：
The following languages have been mentioned:
Python
C
Ruby
Python
这种做法提取字典中所有的值，而没有考虑是否重复。涉及的值很少时，这也许不是问题，但如果被调查者很多，最终的列表可能包含大量的重复项。为剔除重复项，可使用集合（set）。
集合类似于列表，但每个元素都必须是独一无二的：
favorite_languages =
'jen': 'python',
'sarah': 'c',
'edward': 'ruby',
'phil': 'python',
print("The following languages have been mentioned:")
for language in set(favorite_languages.values()):
print(language.title())
通过对包含重复元素的列表调用 set()，可让 Python 找出列表中独一无二的元素，并使用这些元素来创建一个集合。在上述代码中，我们使用了 set() 来提取 favorite_languages.values() 中不同的语言。
结果是一个不重复的列表，其中列出了被调查者提及的所有语言：
The following languages have been mentioned:
Ruby
Python
C
随着你更深入地学习 Python，经常会发现它内置的功能可帮助你以希望的方式处理数据。
5. 嵌套
有时候，需要将一系列字典存储在列表中，或将列表作为值存储在字典中，这称为嵌套。你可以在列表中嵌套字典、在字典中嵌套列表甚至在字典中嵌套字典。正如下面的示例将演示的，嵌套是一项强大的功能。
5.1 字典列表
字典 alien_0 包含一个外星人的各种信息，但无法存储第二个外星人的信息，更别说屏幕上全部外星人的信息了。如何管理成群结队的外星人呢？一种办法是创建一个外星人列表，其中每个外星人都是一个字典，包含有关该外星人的各种信息。例如，下面的代码创建一个包含三个外星人的列表：
alien_0 = 'color': 'green', 'points': 5
alien_1 = 'color': 'yellow', 'points': 10
alien_2 = 'color': 'red', 'points': 15
aliens = [alien_0, alien_1, alien_2]
for alien in aliens:
print(alien)
我们首先创建了三个字典，其中每个字典都表示一个外星人。接着我们将这些字典都放到一个名为 aliens 的列表中。最后，我们遍历这个列表，并将每个外星人都打印出来：
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5
‘color’: ‘yellow’, ‘points’: 10
‘color’: ‘red’, ‘points’: 15
更符合现实的情形是，外星人不止三个，且每个外星人都是使用代码自动生成的。在下面的示例中，我们使用 range() 生成了 30 个外星人：
aliens = [] # 创建一个用于存储外星人的空列表
# 创建30个绿色的外星人
for alien_number in range(30):
new_alien = 'color': 'green', 'points': 5, 'speed': 'slow'
aliens.append(new_alien) #把外星人添加到列表里
# 显示前五个外星人
for alien in aliens[:5]:
print(alien)
print("...")
# 显示创建了多少个外星人
print("Total number of aliens: " + str(len(aliens)))
在这个示例中，首先创建了一个空列表，用于存储接下来将创建的所有外星人。接着，
我们使用 range() 返回一系列数字，其唯一的用途是告诉 Python 我们要重复这个循环多少次。每次执行这个循环时，都创建一个外星人，并将其附加到列表 aliens 末尾。然后，我们使用一个切片来打印前五个外星人。最后，打印列表的长度，以证明确实创建了 30 个外星人：
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘speed’: ‘slow’
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘speed’: ‘slow’
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘speed’: ‘slow’
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘speed’: ‘slow’
‘color’: ‘green’, ‘points’: 5, ‘speed’: ‘slow’
…
Total number of aliens: 30
这些外星人都具有相同的特征，但在 Python 看来，每个外星人都是独立的，这让我们能够独立地修改每个外星人。
在什么情况下需要处理成群结队的外星人呢？想象一下，可能随着游戏的进行，有些外星人会变色且移动速度会加快。必要时，我们可以使用 for 循环和 if 语句来修改某些外星人的颜色。
例如，要将前三个外星人修改为黄色的、速度为中等且值 10 个点，可以这样做：
# 创建一个用于存储外星人的空列表
aliens = []
# 创建30个绿色的外星人
for alien_number in range(0, 30):
new_alien = 'color': 'green', 'points': 5, 'speed': 'slow'
aliens.append(new_alien)
# 修改前3个外星人
for alien in aliens[0:3]:
if alien['color'] == 'green':
alien['color'] = 'yellow'
alien['speed'] = 'medium'
alien['points'] = 10
# 显示前5个外星人
for alien in aliens[0:5]:
print(alien)
print("...")
鉴于我们要修改前三个外星人，需要遍历一个只包含这些外星人的切片。当前，所有外星人都是绿色的，但情况并非总是如此，因此我们编写了一条 if 语句来确保只修改绿色
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