Python之字典类型数据常见操作及排序

一、Python 字典

Python 的字典 dictionary 是一种灵活的数据结构类型，字典的每个键值对(key=>value)用冒号(:)分割，每个对之间用逗号(,)分割。
Python 字典里的键必须独一无二，但值则不必的。字典的值可以取任何数据类型，但必须是不可变的(unhashable)，如字符串、元组或数值，用列表是不行的。

二、字典的创建

字典的创建主要有 2 种方法：
- 直接赋值；
- 根据键赋值。
如下所示，分别使用 2 种方法创建了字典 d1 和字典 d2：

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4}
>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, }
>>> d2 = dict()
>>> d2['key5']=1
>>> print(d2)
{'key5': 1}

三、访问字典的键与值

可以直接根据 dict[‘键名’] 获取一个值，也可以通过 dict.keys() 获取所有的键或者 dict.values() 获取所有的值。但需要注意的是 dict.keys() 或 dict.values() 返回的并非列表，需要使用 list 方法才能将所有的键和值转化为列表形式：

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4}
>>> print(d1['key3'])
4
>>> print(d1.keys())
dict_keys(['key3', 'key2', 'key1'])
>>> print(list(d1.keys()))
['key3', 'key2', 'key1']
>>> print(list(d1.values()))
[4, 5, 4]

当尝试用一个不存在的键获取值时会出现 KeyError，最好是在获取值前先使用 if key in dict 来判断一个键是否已经存在。

>>> print(d1['key6'])
Traceback (most recent call last):File "<input>", line 1, in <module>
KeyError: 'key6'
>>> print('key6' in d1)
False

四、遍历字典

使用 for key, value in dict.items()可以遍历整个字典，如果只喜欢遍历键名或值，可以只使用 for key in dict.keys() 或 for value in dict.values()。

for key, value in d1.items():print("{}->{}".format(key, value))for key in d1.keys():print(key)for value in d1.values():print(value)

五、字典数据的添加

字典与列表一样都是可变类型的数据，所以可以实现数据的添加和修改。
实现的方法主要有两种：
- 创建新的键名并赋值；
- 使用 update 方法。
dict 自带的 update 方法非常有用，不仅可以插入新的键值对，还是实现两个字典合并的首选方法：

>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4}
>>> d1.update({'key4':2})
>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2}
>>> d1['key5']=1
>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, 'key5': 1}

注意: 当创建的键名已存在时，dict[‘键名’]只会更新现有值，而不会创建新的键值对。

六、删除字典元素

利用 del dict[‘key’] 可以删除一个键值对，利用 del dict 可以删除整个字典，使用 dict.clear() 方法可以清空一个字典：

>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, 'key5': 1}
>>> del d1['key5']
>>> print(d1)
{'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2}
>>> d1.clear()
>>> print(d1)
{}
>>> del d1
>>> print(d1)
Traceback (most recent call last):File "<input>", line 1, in <module>
NameError: name 'd1' is not defined

七、利用 zip 方法由两个列表创建字典

zip()函数来可以把 2 个或多个列表合并，并创建一个元组对的列表，使用 dict 方法可以将其变成字典。
元组对的数量以合并列表的最短长度为准，Python 3 中 zip 方法合并列表后生成的是 zip 对象，必需使用 dict 方法才能将其变成字典：

>>> l1 = [ 1, 2, 3 ]
>>> l2 = [ 'x', 'y', 'z']
>>> l3 = [ 'x', 'y' ]
>>> zip(l1, l2)
<zip object at 0x031D6828>
>>> print(list(zip(l1, l2)))
[(1, 'x'), (2, 'y'), (3, 'z')]
>>> print(list(zip(l1, l3)))
[(1, 'x'), (2, 'y')]
>>> print(dict(zip(l1,l3)))
{1: 'x', 2: 'y'}

实际上 zip 方法支持所有可迭代对象（字符串、列表、元祖、字典)，而不仅仅是列表。利用这个特性，可以很容易创建各种字典，包括很复杂的字典。如下所示，注意 zip 对象支持直接遍历，不需要先转成 list 或 dict：

>> > l1 = [1, 2, 3]
>> > str1 = "abc"
>> > print(dict(zip(l1, str1)))
{1: 'a', 2: 'b', 3: 'c'}
>> > name = ["John", "Jim", "Lucy"]
>> > year = [1983, 1985, 1995]
>> > birth_year = dict(zip(name, year))
>> > print(birth_year)
{'John': 1983, 'Jim': 1985, 'Lucy': 1995}
>> > for name, year in zip(name, year):print("{} - {}".format(name, year))John - 1983
Jim - 1985
Lucy - 1995

八、利用 zip 方法实现键值反转

上文提到 zip 方法支持所有可迭代对象，也自然支持 dict.values() 和 dict.keys()，利用这个特性可以快速实现一个字典的键值反转，如下所示：

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, }
>>> d2 = dict(zip(d1.values(), d1.keys()))
>>> print(d2)
{4: 'key1', 5: 'key2', 2: 'key4'}

为什么使用 zip 方法后字典少了一个键? 还记得之前提到过键名必需唯一吗? 可见 zip 方法对字典数据进行反转必需考虑值相同而导致数据丢失的问题。

九、单个字典根据键名或值排序

使用 sorted 方法可以对单个字典的键名进行正向或逆向排序(reverse=True)，得到是一个排过序的键名列表。然后通过使用 for key in sorted(d)遍历排过序的键从而得到排过序的值。

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, }
>>> d3 = sorted(d1)
>>> print(d3)
['key1', 'key2', 'key3', 'key4']
>>> print(sorted(d1, reverse=True))
['key4', 'key3', 'key2', 'key1']>>> for key in sorted(d1):print(d1[key])
4
5
4
2

如果希望根据值来排序，一般有 2 种方法：
- 利用zip方法构建键值反转字典再排序；
- 使用匿名函数 lambda，此方法通常是一种更好的方法。
使用 zip 方法反转字典：

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, }
>>> d2 = dict(zip(d1.values(), d1.keys()))
>>> print(list(d2.keys()))
[4, 5, 2]
>>> for key in sorted(d2):print(d2[key])key4
key1
key2

由于使用 zip 方法导致了数值的缺失，一个更好的方法是使用 lambda 函数指定 key 来排序。
使用 lambda 匿名函数，该方法设置排序的 key 为 d1[k]，即每个键值对的值来排序：

>>> d1 = {'key3': 4, 'key2': 5, 'key1': 4, 'key4': 2, }
>>> d2 = sorted(d1, key=lambda k: d1[k])
>>> print(d2)
['key4', 'key3', 'key1', 'key2']
>>> for key in d2:print(d1[key])2
4
4
5

十、字典的运算

假设有如下两个字典，能实现直接相加或相减吗? 答案是不能的。Python 3并不支持字典的直接相加或相减，如果要合并两个字典，需要使用 dict.update() 方法：

>>> d1 = {'key1':1, 'key2':7}
>>> d2 = {'key1':3, 'key3':4}

虽然 Python 不支持加减运算，但支持针对 keys() 和 values() 类似集合的运算, 可以用来求同求异，代码如下所示:

>>> d1.keys() & d2.keys()
{'key1'}
>>> d1.keys() - d2.keys()
{'key2'}

有没有发现字典的默认运算一般是针对键进行的?

十一、提取字典子集

假设有如下一个字典(姓名->分数)，需要提取分数大于 60 的键值对组成一个新的字典子集，那么应该怎么办呢?

d = {'John':50, 'Mary': 65, 'Kitty':90, 'Tom': 100}

最好最快的方式就是使用字典推倒表达式，方法如下：

>>> d = {'John':50, 'Mary': 65, 'Kitty':90, 'Tom': 100}
>>> sub_d = { key:value for key, value in d.items() if value >= 60 }
>>> print(sub_d)
{'Mary': 65, 'Kitty': 90, 'Tom': 100}

十二、字典列表的排序

实际应用中更常见的是对字典列表排序，而不是对当个字典的键或值进行排序。假设有一个字典列表，想根据某个或某几个字典字段来排序这个列表，这时需要使用 operator 模块的 itemgetter 函数，可以非常容易的排序这样的数据结构。假设从数据库中检索出来网站会员信息列表，并且以下列的数据结构返回：

rows = [{'fname': 'Brian', 'lname': 'Jones', 'uid': 1003},{'fname': 'David', 'lname': 'Beazley', 'uid': 1002},{'fname': 'John', 'lname': 'Cleese', 'uid': 1001},{'fname': 'Big', 'lname': 'Jones', 'uid': 1004}]

根据任意的字典字段来排序输入结果行是很容易实现的，代码示例：

from operator import itemgetterrows_by_fname = sorted(rows, key=itemgetter('fname'))print(rows_by_fname)

代码的输出如下，注意该方法返回的直接排过序的完整字典，而不是排过序的键名列表：

[{'fname': 'Big', 'uid': 1004, 'lname': 'Jones'},{'fname': 'Brian', 'uid': 1003, 'lname': 'Jones'},{'fname': 'David', 'uid': 1002, 'lname': 'Beazley'},{'fname': 'John', 'uid': 1001, 'lname': 'Cleese'}]

itemgetter() 函数也支持多个 keys，如下：

rows_by_lfname = sorted(rows, key=itemgetter('lname','fname'))print(rows_by_lfname)

输出如下:

[{'fname': 'David', 'uid': 1002, 'lname': 'Beazley'},{'fname': 'John', 'uid': 1001, 'lname': 'Cleese'},{'fname': 'Big', 'uid': 1004, 'lname': 'Jones'},{'fname': 'Brian', 'uid': 1003, 'lname': 'Jones'}]

十三、字典列表的去重

假设有如下一个字典列表，需要实现字典值的去重，即提取所有独特的值组成一个列表，那么一个最好的方式就是使用列表表达式：

>>> d1 = [{'key1':2}, {'key1':3}, {'key2': 2}, {'key3':4}]
>>> u_value = set(val for dict in d1 for val in dict.values())
>>> print(list(u_value))
[2, 3, 4]

同样，可以使用列表表达式提取所有独特的键名组成一个列表：

>>> d1 = [{'key1':2}, {'key1':3}, {'key2': 2}, {'key3':4}]
>>> u_key = set(key for dict in d1 for key in dict.keys())
>>> print(list(u_key))
['key2', 'key3', 'key1']

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三、访问字典的键与值

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六、删除字典元素

七、利用 zip 方法由两个列表创建字典

八、利用 zip 方法实现键值反转

九、单个字典根据键名或值排序

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