ps:文中代码块可以长按复制，左滑拖动查看全部

在 Python 中，字典（dict）是非常重要的数据结构，它用于存储以“键-值”对形式组织的数据。字典是无序的、可变的、并且键是唯一的。字典非常适合用于查找、插入和删除元素，它广泛应用于各种场景，如缓存、数据库记录、配置信息等。

本文将从基本概念开始，逐步讲解 Python 字典的常见操作、方法、性能、以及一些高级用法。

1. 字典的基本概念

字典是一个由键-值对组成的无序集合，其中每个键（key）都对应一个值（value）。字典中的键是唯一的，但值可以重复。字典的键必须是不可变类型（如字符串、数字、元组等），而值可以是任何数据类型。

字典的创建：

# 创建字典的几种方式
person = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

上述代码创建了一个字典 person，它包含了3个键值对：name、age 和 city。

2. 访问字典的元素

字典中的值是通过键来访问的。你可以使用 [] 来访问字典中指定键对应的值。

# 访问字典中的元素
print(person['name'])  # 输出 'Alice'
print(person['age'])   # 输出 25

如果你访问的键不存在，Python 会抛出 KeyError 异常：

# 键不存在时会抛出 KeyError
print(person['gender'])  # 会抛出 KeyError: 'gender'

为避免这种错误，可以使用 get() 方法，它在键不存在时返回 None（或者返回你指定的默认值）：

print(person.get('gender'))  # 输出 None
print(person.get('gender', 'Unknown'))  # 输出 'Unknown'

3. 修改字典中的元素

字典是可变的，因此可以直接修改其中的值。通过指定键来更新对应的值：

# 修改字典中的元素
person['age'] = 30  # 修改 age 为 30
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}

如果键不存在，则会添加新的键值对：

# 添加新键值对
person['gender'] = 'Female'
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York', 'gender': 'Female'}

4. 删除字典中的元素

可以使用 del 语句或 pop() 方法来删除字典中的元素。

• del：用于删除字典中指定键的元素。

# 删除字典中的元素
del person['city']  # 删除键为 'city' 的元素
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 30, 'gender': 'Female'}

• pop()：通过键删除字典中的元素，并返回被删除的值。

# 使用 pop 删除元素并返回其值
age = person.pop('age')  # 删除 'age' 键，并返回对应的值
print(age)  # 输出 30
print(person)  # {'name': 'Alice', 'gender': 'Female'}

• popitem()：删除并返回字典中的一个键值对（通常是最后插入的键值对，Python 3.7+）。

# 使用 popitem 删除并返回一个键值对
item = person.popitem()
print(item)  # ('gender', 'Female')
print(person)  # {'name': 'Alice'}

• clear()：清空字典中的所有键值对。

# 清空字典
person.clear()
print(person)  # 输出 {}

5. 遍历字典

你可以使用多种方式来遍历字典：

• 遍历键（keys()）：

# 遍历字典中的键
for key in person.keys():
    print(key)

• 遍历值（values()）：

# 遍历字典中的值
for value in person.values():
    print(value)

• 遍历键值对（items()）：

# 遍历字典中的键值对
for key, value in person.items():
    print(f"{key}: {value}")

6. 字典的常用方法

Python 字典提供了一些常用的方法来进行操作：

• update()：用另一个字典或键值对更新当前字典。如果键已经存在，值会被更新；如果键不存在，会新增键值对。

# 更新字典
person.update({'age': 35, 'city': 'Boston'})
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 35, 'gender': 'Female', 'city': 'Boston'}

• setdefault()：返回键的值，如果键不存在，则插入键，并赋予默认值。

# 如果 'gender' 不存在，则插入默认值 'Unknown'
gender = person.setdefault('gender', 'Unknown')
print(gender)  # 输出 'Female'
print(person)  # {'name': 'Alice', 'age': 35, 'gender': 'Female', 'city': 'Boston'}

• keys()、values()、items()：分别返回字典中所有键、值和键值对的视图对象（view）。

# 获取键、值和键值对的视图
print(person.keys())  # dict_keys(['name', 'age', 'gender', 'city'])
print(person.values())  # dict_values(['Alice', 35, 'Female', 'Boston'])
print(person.items())  # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 35), ('gender', 'Female'), ('city', 'Boston')])

7. 字典的性能

字典在 Python 中是通过哈希表实现的，因此它提供了快速的查找、插入和删除操作。大多数情况下，字典的操作时间复杂度为 O(1)。

• 查找（get()）、插入（update()） 和 删除（del、pop()） 都是常数时间复杂度 O(1)，这使得字典成为处理大量数据时非常高效的数据结构。

8. 字典的高级应用

• 嵌套字典：字典可以作为值存储其他字典，形成嵌套结构。

students = {
    'Alice': {'age': 25, 'major': 'Computer Science'},
    'Bob': {'age': 22, 'major': 'Mathematics'}
}
print(students['Alice']['major'])  # 输出 'Computer Science'

• 字典推导式：类似于列表推导式，可以用来创建新的字典。

# 字典推导式
squares = {x: x**2 for x in range(5)}
print(squares)  # 输出 {0: 0, 1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16}

9. 总结

Python 中的字典（dict）是一种非常灵活且高效的数据结构。它提供了通过键访问、修改、删除值的功能，并且支持多种方法和操作来满足开发中的需求。字典的无序性和键值对结构使得它适用于很多场景，例如配置管理、存储 JSON 数据、缓存实现等。

掌握字典的基本操作、常用方法和高级应用，有助于你在 Python 编程中更加高效地处理数据。