Python鍵值對的基本操作

在Python編程中，鍵值對（key-value pairs）是一種常見的數據結構，它是由一個鍵(key)和一個與之相關聯的值(value)組成的。Python內置的數據類型dict是基於鍵值對實現的，它可以輕鬆存儲和操作數據，是Python編程中不可或缺的一部分。

一、字典的創建與訪問

在Python中，字典可以通過直接使用花括弧或者使用dict()函數進行創建。

# 直接使用花括弧創建一個空字典
my_dict = {}

# 使用dict()函數創建一個帶有初始鍵值對的字典
my_dict = dict(key1=value1, key2=value2)

訪問字典中的元素可以通過使用鍵來完成，也可以使用get()方法，如果鍵不存在，get()方法會返回None。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "gender": "female"}

# 使用鍵訪問字典中的值
name = my_dict["name"]
age = my_dict["age"]

# 使用get()方法訪問字典中的值
gender = my_dict.get("gender")
address = my_dict.get("address")

二、字典的元素操作

在Python中，字典提供了多種元素操作方法。

1、添加元素

添加元素可以使用直接賦值方式或update()方法，如果鍵不存在，則會自動添加鍵值對；如果鍵存在，則會更新對應的值。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25}

# 直接添加元素
my_dict["gender"] = "female"
my_dict["address"] = "Beijing"

# 使用update()方法添加元素
my_dict.update({"name": "Mike", "age": 30})
my_dict.update(zip(["job", "salary"], ["engineer", 5000]))

2、刪除元素

刪除元素可以使用del關鍵字或pop()方法，pop()方法會返回被刪除元素的值，如果對應的鍵不存在，則返回默認值（如果提供）。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "gender": "female"}

# 使用del關鍵字刪除元素
del my_dict["gender"]

# 使用pop()方法刪除元素
age = my_dict.pop("age")
salary = my_dict.pop("salary", 0)

3、修改元素

修改元素可以直接賦值進行。如果鍵不存在，則會自動添加鍵值對。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "gender": "female"}

# 直接修改元素
my_dict["age"] = 30
my_dict["address"] = "Beijing"

4、遍曆元素

遍曆元素可以使用for循環，根據需要可以使用items()、keys()或values()方法。

my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "gender": "female"}

# 遍歷鍵值對
for key, value in my_dict.items():
    print(key, value)

# 遍歷鍵
for key in my_dict.keys():
    print(key)

# 遍歷值
for value in my_dict.values():
    print(value)

三、字典的常見應用

字典是Python編程中非常常用的數據類型，常見的應用包括：

1、統計單詞出現次數

使用字典可以輕鬆統計一段文本中單詞出現的次數。

text = "I have a pen, I have an apple, apple pen."

words_dict = {}

# 統計單詞出現的次數
for word in text.split():
    if word in words_dict:
        words_dict[word] += 1
    else:
        words_dict[word] = 1

# 輸出結果
for word, count in words_dict.items():
    print(word, count)

2、實現緩存機制

使用字典可以輕鬆實現緩存機制，將已經計算過的值保存在字典中，下次需要使用該值時直接從字典中獲取。

cache = {}

# 計算斐波那契數列
def fibonacci(n):
    if n == 0:
        return 0
    elif n == 1:
        return 1
    elif n in cache:
        return cache[n]
    else:
        result = fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
        cache[n] = result
        return result

3、實現資料庫的查詢

使用字典可以輕鬆實現簡單的資料庫查詢，將每條記錄保存在字典中，按照指定條件進行查找。比如，以下代碼實現了將學生信息保存在字典中，按照姓名和年齡進行查詢的功能。

student_dict = {"Alice": {"age": 25, "gender": "female", "score": 90},
                "Bob": {"age": 22, "gender": "male", "score": 85},
                "Carol": {"age": 21, "gender": "female", "score": 80}}

# 按照姓名和年齡查詢學生信息
def query(age=None, name=None):
    result_dict = {}
    for key, value in student_dict.items():
        if age and value["age"]==age:
            result_dict[key] = value
        if name and key==name:
            result_dict[key] = value
    return result_dict

以上例子只是字典的應用中的冰山一角，實際上字典還有更多更加廣泛的應用。熟練掌握字典的基本操作，將有助於你更加有效地編寫Python程序。