Python 字典(Dictionary)：實現數據映射和快速查找

一、字典簡介

Python 中的字典（Dictionary）是一種可變容器，用於存儲鍵值對（key-value pairs）。

字典可以通過鍵（key）快速查找值（value），並支持添加、修改和刪除元素等操作。由於字典底層是通過哈希表實現的，所以查找速度非常快，適用於需要頻繁查詢鍵值對的場景。

# 字典定義

dict = {'name': '張三', 'age': 28, 'address': '北京市海淀區'}

# 訪問字典元素

print(dict['name'])  # 輸出結果為：張三
print(dict['address']) # 輸出結果為：北京市海淀區

在字典中，鍵必須是唯一的、不可變的對象，如數字、字元串和元組等。值可以是任意對象。

二、字典操作

1. 添加和修改元素

可以通過字典的鍵來添加新值或修改已有值。

# 添加新元素

dict = {'name': '張三', 'age': 28}
dict['address'] = '北京市海淀區'
print(dict)  # 輸出結果為：{'name': '張三', 'age': 28, 'address': '北京市海淀區'}

# 修改元素值

dict['age'] = 29
print(dict)  # 輸出結果為：{'name': '張三', 'age': 29, 'address': '北京市海淀區'}

2. 刪除元素

可以通過 del 語句來刪除字典指定的元素。

# 刪除元素

dict = {'name': '張三', 'age': 28, 'address': '北京市海淀區'}
del dict['address']
print(dict)  # 輸出結果為：{'name': '張三', 'age': 28}

3. 字典方法

Python 字典還提供了一系列方法，用於操作字典元素。

• keys()：返回字典中所有的鍵。
• values()：返回字典中所有的值。
• items()：返回字典中所有的鍵值對。
• clear()：清空字典。

# 字典方法示例

dict = {'name': '張三', 'age': 28, 'address': '北京市海淀區'}
print(dict.keys())     # 輸出結果為：dict_keys(['name', 'age', 'address'])
print(dict.values())   # 輸出結果為：dict_values(['張三', 28, '北京市海淀區'])
print(dict.items())    # 輸出結果為：dict_items([('name', '張三'), ('age', 28), ('address', '北京市海淀區')])
dict.clear()
print(dict)            # 輸出結果為：{}

三、實際應用場景

1. 計數器

字典可以作為計數器來記錄每個元素出現的次數。

# 計數器示例

str = 'hello,world'
dict = {}
for i in str:
    dict[i] = dict.get(i, 0) + 1
print(dict)  # 輸出結果為：{'h': 1, 'e': 1, 'l': 3, 'o': 2, ',': 1, 'w': 1, 'r': 1, 'd': 1}

2. 數據映射

字典可以用於實現數據映射，例如將資料庫查詢結果映射為字典。

# 數據映射示例

fields = ['name', 'age', 'gender']
values = ['張三', 28, '男']
dict = {fields[i]:values[i] for i in range(len(fields))}
print(dict)  # 輸出結果為：{'name': '張三', 'age': 28, 'gender': '男'}

3. 緩存

字典可以用於緩存計算結果，提升程序性能。

# 緩存示例

dict = {}
def calc(x):
    if x in dict:
        return dict[x]
    else:
        result = x * x
        dict[x] = result
        return result

print(calc(2))  # 輸出結果為：4
print(calc(3))  # 輸出結果為：9
print(calc(2))  # 輸出結果為：4，從緩存中讀取結果

四、總結

Python 字典提供了一種高效的數據結構，可用於存儲鍵值對，實現快速查找和操作。在實際應用中，字典可以用於計數器、數據映射、緩存等多種場景。