Python 研究(Dive Into Python)

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3.1. Dictionary 介绍
3.1.1. Dictionary 的定义
3.1.2. Dictionary 的修改
3.1.3. 从 dictionary 中删除元素
Dictionary 是 Python 的内置数据类型之一, 它定义了键和值之间一对一的关系。


Python 中的 dictionary 就象 Perl 中的 hash (哈希数组)。在 Perl 中, 存储哈希值的变量总是以 % 字符开始；在 Python 中, 变量可以任意取名, 并且 Python 在内部会记录下其数据类型。

Python 中的 dictionary 象 Java 中的 Hashtable 类的实例。  

Python 中的 dictionary 象 Visual Basic 中的 Scripting.Dictionary 对象的实例。

3.1.1. Dictionary 的定义
例 3.1. 定义 Dictionary
>>> d = {"server":"mpilgrim", "database":"master"}
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'database': 'master'}
>>> d["server"]                                    
'mpilgrim'
>>> d["database"]                                 
'master'
>>> d["mpilgrim"]                                 
Traceback (innermost last):
  File "<interactive input>", line 1, in ?
KeyError: mpilgrim  首先我们创建了新 dictionary, 它有两个元素, 将其赋给变量 d 。每一个元素都是一个 key-value 对, 整个元素集合用大括号括起来。  
  'server' 是一个 key, 它所关联的值是通过 d["server"] 来引用的, 为 'mpilgrim'。  
  'database' 是一个 key, 它所关联的值是通过 d["database"] 来引用的, 为 'master'。
  您可以通过 key 来引用其值, 但是不能通过值获取 key。所以 d["server"] 的值为 'mpilgrim', 而使用 d["mpilgrim"] 会引发一个异常, 因为 'mpilgrim' 不是一个 key。

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3.1.2. Dictionary 的修改
例 3.2. 修改 Dictionary
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'database': 'master'}
>>> d["database"] = "pubs"
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'database': 'pubs'}
>>> d["uid"] = "sa"        
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'pubs'}  在一个 dictionary 中不能有重复的 key。给一个存在的 key 赋值会覆盖原有的值。
  在任何时候都可以加入新的 key-value 对。这种语法同修改存在的值是一样的。(是的, 它可能某天会给您带来麻烦, 您可能以为加入了新值, 但实际上只是一次又一次地修改了同一个值, 这是因为您的 key 没有按照您的想法进行改变。)

请注意新的元素 (key 为 'uid', value 为 'sa') 出现在中间。实际上, 在第一个例子中的元素看上去是的有序不过是一种巧合。现在它们看上去的无序同样是一种巧合。


Dictionary 没有元素顺序的概念。说元素 “顺序乱了” 是不正确的, 它们只是序偶的简单排列。这是一个重要的特性, 它会在您想要以一种特定的, 可重复的顺序 (象以 key 的字母表顺序) 存取 dictionary 元素的时候骚扰您。有一些实现这些要求的方法, 它们只是没有加到 dictionary 中去。  

当使用 dictionary 时, 您需要知道: dictionary 的 key 是大小写敏感的。

例 3.3. Dictionary 的 key 是大小写敏感的
>>> d = {}
>>> d["key"] = "value"
>>> d["key"] = "other value"
>>> d
{'key': 'other value'}
>>> d["Key"] = "third value"
>>> d
{'Key': 'third value', 'key': 'other value'}
  为一个已经存在的 dictionary key 赋值, 将简单覆盖原有的值。
  这不会为一个已经存在的 dictionary key 赋值, 因为在 Python 中是区分大小写的, 也就是说 'key' 与 'Key' 是不同的。 所以这种情况将在 dictionary 中创建一个新的 key-value 对。虽然看上去很相近, 但是在 Python 眼里是完全不同的。

例 3.4. 在 dictionary 中混用数据类型
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'pubs'}
>>> d["retrycount"] = 3
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'master', 'retrycount': 3}
>>> d[42] = "douglas"   
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'master',
42: 'douglas', 'retrycount': 3}  Dictionary 不只是用于存储字符串。Dictionary 的值可以是任意数据类型, 包括字符串, 整数, 对象, 甚至其它的 dictionary。在单个 dictionary 里, dictionary 的值并不需要全都是同一数据类型, 可以根据需要混用和匹配。
  Dictionary 的 key 要严格多了, 但是它们可以是字符串, 整数和几种其它的类型 (后面还会谈到这一点) 。也可以在一个 dictionary 中混用和配匹 key 的数据类型。

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3.1.3. 从 dictionary 中删除元素
例 3.5. 从 dictionary 中删除元素
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'master',
42: 'douglas', 'retrycount': 3}
>>> del d[42]
>>> d
{'server': 'mpilgrim', 'uid': 'sa', 'database': 'master', 'retrycount': 3}
>>> d.clear()
>>> d
{}  del 允许您使用 key 从一个 dictionary 中删除独立的元素。
  clear 从一个 dictionary 中清除所有元素。注意空的大括号集合表示一个没有元素的 dictionary。



进一步阅读

• How to Think Like a Computer Scientist 讲授了 dictionary 和如何 使用 dictionary 模拟稀疏矩阵。
• Python Knowledge Base 有许多 使用 dictionary 的示例代码。
• Python Cookbook 讨论了 如何通过 key 对 dictionary 的值进行排序。
• Python Library Reference 总结了 所有 dictionary 方法。

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3.2. List 介绍
3.2.1. List 的定义
3.2.2. 向 list 中增加元素
3.2.3. 在 list 中搜索
3.2.4. 从 list 中删除元素
3.2.5. 使用 list 的运算符
List 是 Python 中使用最频繁的数据类型。 如果您对 list 仅有的经验就是在 Visual Basic 中的数组或 Powerbuilder 中的数据存储, 那么就打起精神学习 Python 的 list 吧。


Python 的 list 如同 Perl 中的数组。在 Perl 中, 用来保存数组的变量总是以 @ 字符开始；在 Python 中, 变量可以任意取名, 并且 Python 在内部会记录下其数据类型。

Python 中的 list 更象 Java 中的数组 (您可以简单的这样理解, 但 Python 中的 list 远比 Java 中的数组强大)。一个更好的类比是 ArrayList 类, 它可以保存任意对象, 并且可以在增加新元素时动态扩展。

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3.2.1. List 的定义
例 3.6. 定义 List
>>> li = ["a", "b", "mpilgrim", "z", "example"]
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[0]                                       
'a'
>>> li[4]                                       
'example'  首先我们定义了一个有 5 个元素的 list。注意它们保持着初始的顺序。这不是偶然。List 是一个用方括号包括起来的有序元素的集合。
  List 可以作为以 0 下标开始的数组。任何一个非空 list 的第一个元素总是 li[0]。
  这个包含 5 个元素 list 的最后一个元素是 li[4], 因为列表总是从 0 开始。

例 3.7. 负的 list 索引
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[-1]
'example'
>>> li[-3]
'mpilgrim'  负数索引从 list 的尾部开始向前计数来存取元素。任何一个非空的 list 最后一个元素总是 li[-1]。
  如果负数索引使您感到糊涂, 可以这样理解: li[-n] == li[len(li) - n]。 所以在这个 list 里, li[-3] == li[5 - 3] == li[2]。

例 3.8. list 的分片(slice)
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[1:3]  
['b', 'mpilgrim']
>>> li[1:-1]
['b', 'mpilgrim', 'z']
>>> li[0:3]  
['a', 'b', 'mpilgrim']  您可以通过指定 2 个索引得到 list 的子集, 叫做一个 “slice” 。返回值是一个新的 list, 它包含了 list 中按顺序从第一个 slice 索引 (这里为 li[1]) 开始, 直到但是不包括第二个 slice 索引 (这里为 li[3]) 的所有元素。
  如果一个或两个 slice 索引是负数, slice 也可以工作。如果对您有帮助, 您可以这样理解：从左向右阅读 list, 第一个 slice 索引指定了您想要的第一个元素, 第二个 slice 索引指定了第一个您不想要的元素。返回的值为在其间的每个元素。
  List 从 0 开始, 所以 li[0:3] 返回 list 的前 3 个元素, 从 li[0] 开始, 直到但不包括 li[3]。

例 3.9. Slice 简写
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li[:3]
['a', 'b', 'mpilgrim']
>>> li[3:]  
['z', 'example']
>>> li[:]  
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']  如果左侧分片索引为 0, 您可以将其省略, 默认为 0。所以 li[:3] 同 例 3.8 “list 的分片(slice)” 的 li[0:3] 是一样的。
  同样的, 如果右侧分片索引是 list 的长度, 可以将其省略。所以 li[3:] 同 li[3:5] 是一样的, 因为这个 list 有 5 个元素。  
  请注意这里的对称性。在这个包含 5 个元素的 list 中, li[:3] 返回前 3 个元素, 而 li[3:] 返回后 2 个元素。实际上, li[:n] 总是返回前 n 个元素, 而 li[n:] 将返回剩下的元素, 不管 list 有多长。  
  如果将两个分片索引全部省略, 这将包括 list 的所有元素。但是与原始的名为 li 的 list 不同, 它是一个新 list, 恰好拥有与 li 一样的全部元素。li[:] 是生成一个 list 完全拷贝的一个简写。

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3.2.2. 向 list 中增加元素
例 3.10. 向 list 中增加元素
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example']
>>> li.append("new"               
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new']
>>> li.insert(2, "new"            
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new']
>>> li.extend(["two", "elements"])
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']  append 向 list 的末尾追加单个元素。
  insert 将单个元素插入到 list 中。数值参数是插入点的索引。请注意, list 中的元素不必唯一, 现在有两个独立的元素具有 'new' 这个值, li[2] 和 li[6]。
  extend 用来连接 list。请注意不要使用多个参数来调用 extend, 要使用一个 list 参数进行调用。在本例中, 这个 list 有两个元素。

例 3.11. extend (扩展) 与 append (追加)的差别
>>> li = ['a', 'b', 'c']
>>> li.extend(['d', 'e', 'f'])
>>> li
['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f']
>>> len(li)                    
6
>>> li[-1]
'f'
>>> li = ['a', 'b', 'c']
>>> li.append(['d', 'e', 'f'])
>>> li
['a', 'b', 'c', ['d', 'e', 'f']]
>>> len(li)                    
4
>>> li[-1]
['d', 'e', 'f']
  Lists 的两个方法 extend 和 append 看起来类似, 但实际上完全不同。 extend 接受一个参数, 这个参数总是一个 list, 并且添加这个 list 中的每个元素到原 list 中。
  在这里 list 中有 3 个元素 ('a', 'b' 和 'c'), 并且使用另一个有 3 个元素 ('d', 'e' 和 'f') 的 list 扩展之, 因此新的 list 中有 6 个元素。
  另一方面, append 接受一个参数, 这个参数可以是任何数据类型, 并且简单地追加到 list 的尾部。 在这里使用一个含有 3 个元素的 list 参数调用 append 方法。
  原来包含 3 个元素的 list 现在包含 4 个元素。 为什么是 4 个元素呢? 因为刚刚追加的最后一个元素 本身是个 list。 List 可以包含任何类型的数据, 也包括其他的 list。 这或许是您所要的结果, 或许不是。 如果您的意图是 extend, 请不要使用 append。

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3.2.3. 在 list 中搜索
例 3.12. 搜索 list
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.index("example"
5
>>> li.index("new"     
2
>>> li.index("c"      
Traceback (innermost last):
  File "<interactive input>", line 1, in ?
ValueError: list.index(x): x not in list
>>> "c" in li           
False  index 在 list 中查找一个值的首次出现并返回索引值。
  index 在 list 中查找一个值的首次出现。 这里 'new' 在 list 中出现了两次, 在 li[2] 和 li[6], 但 index 只返回第一个索引, 2。
  如果在 list 中没有找到值, Python 会引发一个异常。这一点与大部分的语言截然不同, 大部分语言会返回某个无效索引。尽管这种处理可能令人讨厌, 但它仍然是件好事, 因为它说明您的程序会由于源代码的问题而崩溃, 好于在后面当您使用无效索引而引起崩溃。
  要测试一个值是否在 list 内, 使用 in, 如果值存在, 它返回 True, 否则返为 False 。


在 2.2.1 版本之前, Python 没有单独的布尔数据类型。 为了弥补这一点, Python 在布尔环境 (如 if 语句) 中几乎接受所有东西, 遵循下面的规则:
0 为 false; 其它所有数值皆为 true。
空串 ("" 为 false; 其它所有字符串皆为 true。
空 list ([]) 为 false; 其它所有 list 皆为 true。
空 tuple (()) 为 false; 其它所有 tuple 皆为 true。
空 dictionary ({}) 为 false; 其它所有 dictionary 皆为 true。
这些规则仍然适用于 Python 2.2.1 及其后续版本, 但现在您也可以使用真正的布尔值, 它的值或者为 True 或者为 False。 请注意第一个字母是大写的；这些值如同在 Python 中的其它东西一样都是大小写敏感的。

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3.2.4. 从 list 中删除元素
例 3.13. 从 list 中删除元素
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'z', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("z"   
>>> li
['a', 'b', 'new', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("new"
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two', 'elements']
>>> li.remove("c"   
Traceback (innermost last):
  File "<interactive input>", line 1, in ?
ValueError: list.remove(x): x not in list
>>> li.pop()         
'elements'
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two']  remove 从 list 中删除一个值的首次出现。
  remove 仅仅 删除一个值的首次出现。 在这里, 'new' 在 list 中出现了两次, 但 li.remove("new" 只删除了 'new' 的首次出现。
  如果在 list 中没有找到值, Python 会引发一个异常来响应 index 方法。  
  pop 是一个有趣的东西。它会做两件事: 删除 list 的最后一个元素, 然后返回删除元素的值。请注意, 这与 li[-1] 不同, 后者返回一个值但不改变 list 本身。也不同于 li.remove(value), 后者改变 list 但并不返回值。

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3.2.5. 使用 list 的运算符
例 3.14. List 运算符
>>> li = ['a', 'b', 'mpilgrim']
>>> li = li + ['example', 'new']
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new']
>>> li += ['two']               
>>> li
['a', 'b', 'mpilgrim', 'example', 'new', 'two']
>>> li = [1, 2] * 3              
>>> li
[1, 2, 1, 2, 1, 2]  Lists 也可以用 + 运算符连接起来。 list = list + otherlist 相当于 list.extend(otherlist)。 但 + 运算符把一个新 (连接后) 的 list 作为值返回, 而 extend 只修改存在的 list。 也就是说, 对于大型 list 来说, extend 的执行速度要快一些。  
  Python 支持 += 运算符。 li += ['two'] 等同于 li.extend(['two'])。 += 运算符可用于 list, 字符串和整数, 并且它也可以被重载用于用户自定义的类中 (更多关于类的内容参见 第 5 章)。
  * 运算符可以作为一个重复器作用于 list。 li = [1, 2] * 3 等同于 li = [1, 2] + [1, 2] + [1, 2], 即将三个 list 连接成一个。

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进一步阅读

• How to Think Like a Computer Scientist 讲述了list, 并且重点讲述了如何 把 list 作为函数参数传递。
• Python Tutorial 展示了如何 把 list 作为堆栈和队列使用。
• Python Knowledge Base 回答了 有关 list 的常见问题 并且有许多 使用 list 的示例代码。
• Python Library Reference 总结了 所有的 list 方法。