Python进阶篇之字典操作总结

一、与字典值有关的计算

问题

想对字典的值进行相关计算，例如找出字典里对应值最大（最小）的项。

解决方案一：

假设要从字典 {'a':3,'b':2,'c':6} 中找出值最小的项，可以这样做：

>>> d = {'a':3,'c':6}
>>> min(zip(d.values(),d.keys()))
(2,'b')

值得注意的是  d.values() 获取字典的全部值，d.keys() 获取字典的全部键，而且两个序列的顺序依然保持一一对应的关系。因此 zip(d.values(),d.keys()) 实质上生成的是一个 (value,key) 的序列。min 函数通过比较序列中的元组 (value,key) 找出其最小值。

解决方案二：

除了使用 zip(d.values(),  d.keys()) 外，还可以使用 dict.items() 方法和生成器推导式来生成 (value,key) 序列，从而传递给 min 函数进行比较：

>>> d = {'a':3,'c':6}
>>> min((v,k) for (k,v) in d.items())
(2,'b')

这里 min 函数的参数 (v,v) in d.items() 其实是一个生成器推导式（和列表推导式一样，只是把列表推导式的 [] 改为 () ，而且其返回的一个生成器而非列表），由于生成器推导式做为 min 函数的参数，所以可以省略掉两边的括号（不做为参数时写法应该是 ((v,v) in d.items()) ） 。

二、字典推导式

问题

想把一个元组列表转换成一个字典，例如把 [('a',1),('b',2),('c',3)] 转化为 {'a': 1,'b': 2,'c': 3}

解决方案

类似于列表推导式，字典推导式可以方便地从其他数据结构构造字典，例如：

>>> l = [('a',3)]
>>> {k: v for k,v in l}
{'c': 3,'a': 1}

字典推导式的规则和列表推导式一样，只是把 [] 换成 {}

三、寻找字典的交集

问题

假设有两个字典：

d1 = {'a':1,'c':3,'d':4}
d2 = {'b':2,'d':3,'e':5}

要找出这两个字典中具有公共键的项，即要得到结果 {'b':2,'c':3}

解决方案

我们知道一般通过 d.items() 方法来遍历字典，d.items() 方法返回的对象是一个类集合对象，支持集合的基本运算，如取交集、并集等。

>>> dict(d1.items() & d2.items()) # 取交集
{'b': 2,'c': 3}

此外，d.keys() 返回字典的键，也是一个类集合对象，如果我们只想找出两个字典中键相同的项，可以这样：

>>> { k:d1[k] for k in d1.keys() & d2.keys() }
{'b': 2,'d': 4,'c': 3}

这里如果相同的键对应不同的值则去第一个字典中的值。推广开来，如果想排除掉字典中的某些键，可以这样：

>>> { k:d1[k] for k in d1.keys() - {'c','d'} } # - 号的含义是集合的差集操作
{'b': 2,'a': 1}

但有一点需要注意的是，d.values() 返回字典的值，由于字典对应的值不一定唯一，所以 d.values() 一般无法构成一个集合，因此也就不支持一般的集合操作。

四、多个字典连接成一个字典

问题

有多个字典，例如：

d1 = {'a':1,'c':3}
d2 = {'c':4,'d':5,'e':6}

想将这多个字典连接为一个字典，或一次性对多个字典进行迭代操作。

解决方案

使用 collections.ChainMap  ：

>>> from collections import ChainMap

>>> chain_dict = ChainMap(d1,d2)
>>> for k,v in chain_dict.items():
    print(k,v)
a 1
e 6
d 5
c 3
b 2

ChainMap 将传入的多个字典连接为一个字典，并返回一个 ChainMap 对象，这个对象的行为就像一个单一的字典，我们可以对其进行取值或者迭代等操作。注意到这里键 c 对应的值为 3，如果传入 ChainMap 的字典含有相同的键，则对应的值为先传入的字典中的值。

此外，如果你只想单纯地迭代字典的键值对，可以结合使用 items() 和 itertools.chain() 方法：

>>> from itertools import chain
>>> for k,v in chain(d1.items(),d2.items()):
  print(k,v)

a 1
c 3
b 2
e 6
c 4
d 5

这里相同的键会被分别迭代出来。

五、保持字典有序

问题

想让字典中元素的迭代顺序和其加入字典的顺序保持一致

解决方案

通常来说，使用 d.items() 或者 d.keys() 、d.values() 方法迭代出来的元素顺序是无法预料的。例如对字典 d = {'a':1,'c':3} 迭代：

>>> d = dict()
>>> d['a'] = 1
>>> d['b'] = 2
>>> d['c'] = 3
>>> for k,v in d.items():
  print(k,v)

a 1
c 3
b 2

每一次运行结果都可能不同。如果想让元素迭代的顺序和创建字典时元素的顺序一致，就要使用 collections.OrderedDict 代替普通的 dict ：

>>> from collections import OrderedDict
>>> ordered_d = OrderedDict()
>>> ordered_d['a'] = 1
>>> ordered_d['b'] = 2
>>> ordered_d['c'] = 3
>>> for k,v in ordered_d.items():
  print(k,v)

a 1
b 2
c 3

OrderedDict 实际通过维护一个双向链表来记录元素添加的顺序，因此其耗费的内存大约为普通字典的两倍。所以在实际使用中需综合考虑各种因素来决定是否使用 OrderedDict 。

六、使字典的键映射多个值

问题

通常情况下字典的键只对应一个值。现在想让一个键对应多个值。

解决方案

为了使一个键对应多个值，首先需要把多个值放到一个容器中（例如列表或者集合等）。例如有这样一个列表： [('a',('a',3),4),5)] ，我们要将其转换成一个字典，保持元素的键值对应关系，通常我们会写这样的代码：

>>> from pprint import pprint
>>> l = [('a',5)]
>>> d = {}
>>> for k,v in l:
  if k in d:
    d[k].append(v)
  else:
    d[k] = [v]

>>> pprint(d)
{'a': [1,2],'b': [3,4],'c': [5]}

但是 if else 语句让代码显得有点冗余和不易读，Python 的 defaultdict 改善上述代码。

>>> from collections import defaultdict
>>> d = defaultdict(list)
>>> for k,v in l:
  d[k].append(v)

>>> pprint(d)
defaultdict(<class 'list'>,{'c': [5],'a': [1,2]})

if else 的判语句没有了。

defaultdict 是 dict 的一个子类。对 dict 来说，如果 key 不存在，则 dict[key] 取值操作会抛出 KeyError 异常，但是 defaultdict 则会返回一个传入 defaultdict 构造器的类的实例（例如一个列表）或者自定义的缺失值。因此在上例中，对于 d[k].append(v) ，当 k 不存在时，则会先执行 d[k] = [] 并返回这个空列表，继而将 v 加入到列表中。

传入 defualtdict 构造器的值不一定要是一个类，也可以是一个可调用的函数，当相应的键不在 defualtdict 中时，其默认的值就为这个函数的返回值，例如：

>>> from collections import defaultdict
>>> def zero_default():
  return 0

>>> d = defaultdict(zero_default)
>>> d['a'] = 1
>>> d['a']
1

>>> d['b']
0

>>> d.keys()
dict_keys(['b','a'])
>>>

利用这样一个特性，我们可以构造无限深度的字典结构：

>>> from collections import defaultdict
>>> import json
>>> tree = lambda: defaultdict(tree)
>>> d = tree()
>>> d['a']['b'] = 1
>>> print(json.dumps(d)) # 为了显示的格式更好看
{"a": {"b": 1}}

这里当执行 d['a'] 时，由于相应的键不存在，故返回一个 defaultdict(tree) ，当再执行 d['a']['b'] = 1 时，将键 b 对应的值设为 1 。

总结

以上就是这篇文中的全部内容，希望本文的内容对大家学习或者使用python能有一定的帮助，如果有疑问大家可以留言交流。

（编辑：李大同）

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