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6.4 数据类型进阶——字典

内容梗概

本课是本章的重头戏，讲解字典（dict）。从字典的本质（key→value 映射、key 必须可哈希）讲起，介绍多种创建方式；再讲取值时 key 不存在会引发 KeyError 的问题及对策（in 判断、get 方法）；随后介绍 pop、popitem、赋值、删除、clear、copy 等操作。后半段通过三个综合示例串联全章：序列循环进阶技巧（enumerate、zip）、集合去重与差集（签到名单）、字典排序（成绩单按分数排序，sorted + items + lambda + 字典推导式），最后给出"列表套字典"这一最常用的真实数据结构示例。

知识点详解

字典的本质（约 00:00）

  • 字典本质是**映射**（key 映射到 value），不是序列，操作不能按序列的方式分类。
  • key 必须是可哈希的值（约 00:29）：字符串、整数、元组（不可变序列）都可以；value 任意（列表、元组、其他值都行）。
  • 字典的最大优势（约 04:18）：取值时通过 key 就能看懂取到的是什么（如 person['name']），比列表 a[0] 的可读性好得多。

创建字典的多种方式（约 00:58）

以下方式得到的字典内容相同：

  1. dict(key1=value1, key2=value2)：类似默认参数的写法，可接收多个 key=value 参数。
  2. {key1: value1, key2: value2}：花括号直接写，**最常用**的方式。
  3. dict(zip(序列1, 序列2))：用 zip（拉链）把两个等长序列配对后转字典。zip 的两个序列可可变可不可变（列表、元组均可）。
  4. dict([(k1,v1), (k2,v2)])：把列表转字典，要求每个元素是**含两个元素的元组**，前为 key 后为 value。
  5. dict(另一个字典)：由已有字典生成新字典。

取值与 KeyError（约 03:41–08:14）

  • len(d) 取长度；d[key] 按键取值。
  • key 不存在时 d[key] 触发 KeyError（约 06:58），异常会导致程序中断退出——长程序/后台程序中尤其危险。
  • 对策一：先用 if key in d 判断再取值（约 08:14）。
  • 对策二：d.get(key[, default])（约 09:11）：取不到时返回 None（不报错）；可传 default 参数指定取不到时返回的默认值（如 d.get('weight', 100)），避免程序异常退出，简化代码。

pop 与 popitem（约 11:02）

  • d.pop(key)：按键弹出，返回该 key 对应的 value。与列表不同，字典 pop 的**效率并不低**。
  • d.popitem()：弹出**最后放入**的那一对（字典有顺序，后放入的在后面），返回一个 (key, value) 元组。

其他操作（约 12:24）

  • 赋值/修改：d[key] = value（改已有键或新增键值对）。
  • del d[key]：删除某个 key。
  • key in d：判断键是否存在。
  • d.clear() 清空、d.copy() 复制。
  • d.items()：把 key-value 一对一对取出（返回的不是列表，但可像列表一样处理，元素是一个个元组）——配合循环与排序使用。

序列循环进阶技巧（约 13:19）

  • enumerate（约 13:50）：for i, name in enumerate(列表)，循环中同时拿到**下标和值**（类似 C 语言按下标循环的需求）。例：打印考试名次（下标+1）与姓名。
  • zip（约 15:18）：for a, b in zip(序列1, 序列2) 同时循环两个一一对应的序列。例：学号列表与分数列表配对打印。

字典排序（约 18:10）

  • 字典**没有 sort 方法**，要用内置函数 sorted()（可对任意可迭代对象排序）。
  • 传统写法（约 19:48）：
sorted_items = sorted(成绩单.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)
排序后 = dict(sorted_items)

即 items() 取出键值对（元组序列）→ sorted 按 lambda x: x[1]（value）排序、reverse=True 让高分在前 → 再转回字典。 - Python 3.6+ 简写（约 23:10，字典推导式，本课讲 3.8）：

{k: v for k, v in sorted(成绩单.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)}

注意：3.6 以下版本用此语法会报错。 - 潜台词：字典排序必须 items 取出 → 排序 → 转回字典，这是实际写代码中经常遇到的需求。

示例与演示

  • 创建演示（约 01:28）：用 ABCD 四种方式创建相同内容的字典，print 对比（内容相同，仅顺序可能不同）。
  • 人物字典（约 03:58）：{'name': '安靖', 'age': ..., 'gender': ...} 代表一个人；演示 d['name'] 取值的可读性；访问不存在的 weight 键触发 KeyError；再用 in 判断和 get、get(key, 100) 演示安全取值。
  • enumerate 名次示例：对考试名单列表，用 enumerate 同时打印名次与名字。
  • zip 配对示例：学号列表与分数列表 zip 后逐对打印。
  • 集合：签到名单差集（约 16:14）：扫码签到有人重复签到，先 set 去重；set(所有学生) - set(已签到学生) 用**差集（减法）**直接求出没来的同学——非常直观。
  • 成绩单排序示例（约 18:10）：随机生成 60–100 分的分数列表，与学号列表 zip 合并成字典成绩单；再用 sorted + items + lambda + reverse 排序，分别演示传统三步写法和字典推导式简写，打印排序结果（98 分排第一）。老师提到：学习委员算综测不会 Excel 公式时可以用 Python 做。
  • 列表套字典混合示例（约 25:30）：最常见的真实结构——一个名单是列表，每条数据是字典。生成 10 个学生，每个字典含 name/id/score 三个 key：
  • 名字生成技巧（约 26:35）：chr(ord('a') + x) 把字符转整数再加 0–9 再转回字符，得到小 a、小 b……的名字；
  • 学号顺序递增，random 随机成绩，把字典 append 进空列表；
  • 因为最外层是**列表**，可直接 sort(key=lambda x: x['score'], reverse=True) 按分数字段倒序排列，再逐个打印成绩单。

重点与难点

  • key 必须**可哈希**（不可变对象）；value 任意。
  • d[key] 取不存在的键会抛 KeyError 使程序中断；用 in 判断或 get（可带 default）规避。
  • 字典有顺序（按放入先后）；popitem 弹最后一对并返回元组；pop(key) 返回 value 且效率不低。
  • 字典**没有 sort 方法**，排序走 sorted(d.items(), key=..., reverse=...) 再转回字典；字典推导式简写仅 Python 3.6+ 可用。
  • enumerate 拿下标+值、zip 并行循环两个序列——循环进阶两件套。
  • {} 是空字典不是空集合（呼应 6.3）。
  • 最常用数据结构：列表套字典（列表的每个元素是一个字典）。

关联内容

  • 直接承接 6.2 的可哈希概念（元组/字符串可当 key，列表不行）与 6.3 集合（创建语法歧义、签到差集示例在此课演示）。
  • sorted 的 key=lambda 用法呼应之前匿名函数（lambda）章节；zip 呼应本课字典创建部分。
  • 提到 base64 相关例子因下周才讲而跳过；文件操作章节预告（文件按体积排序也会用字典）。
  • "列表套字典"结构为后续 JSON、数据处理、文件操作等实战内容打基础。