## dict Python內置了字典：dict的支持，dict全稱dictionary，在其他語言中也稱為map，使用鍵-值（key-value）存儲，具有極快的查找速度。 舉個例子，假設要根據同學的名字查找對應的成績，如果用list實現，需要兩個list： ~~~ names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy'] scores = [95, 75, 85] ~~~ 給定一個名字，要查找對應的成績，就先要在names中找到對應的位置，再從scores取出對應的成績，list越長，耗時越長。 如果用dict實現，只需要一個“名字”-“成績”的對照表，直接根據名字查找成績，無論這個表有多大，查找速度都不會變慢。用Python寫一個dict如下： ~~~ >>> d = {'Michael': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85} >>> d['Michael'] 95 ~~~ 為什么dict查找速度這么快？因為dict的實現原理和查字典是一樣的。假設字典包含了1萬個漢字，我們要查某一個字，一個辦法是把字典從第一頁往后翻，直到找到我們想要的字為止，這種方法就是在list中查找元素的方法，list越大，查找越慢。 第二種方法是先在字典的索引表里（比如部首表）查這個字對應的頁碼，然后直接翻到該頁，找到這個字。無論找哪個字，這種查找速度都非常快，不會隨著字典大小的增加而變慢。 dict就是第二種實現方式，給定一個名字，比如`'Michael'`，dict在內部就可以直接計算出`Michael`對應的存放成績的“頁碼”，也就是`95`這個數字存放的內存地址，直接取出來，所以速度非常快。 你可以猜到，這種key-value存儲方式，在放進去的時候，必須根據key算出value的存放位置，這樣，取的時候才能根據key直接拿到value。 把數據放入dict的方法，除了初始化時指定外，還可以通過key放入： ~~~ >>> d['Adam'] = 67 >>> d['Adam'] 67 ~~~ 由于一個key只能對應一個value，所以，多次對一個key放入value，后面的值會把前面的值沖掉： ~~~ >>> d['Jack'] = 90 >>> d['Jack'] 90 >>> d['Jack'] = 88 >>> d['Jack'] 88 ~~~ 如果key不存在，dict就會報錯： ~~~ >>> d['Thomas'] Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> KeyError: 'Thomas' ~~~ 要避免key不存在的錯誤，有兩種辦法，一是通過`in`判斷key是否存在： ~~~ >>> 'Thomas' in d False ~~~ 二是通過dict提供的get方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value： ~~~ >>> d.get('Thomas') >>> d.get('Thomas', -1) -1 ~~~ 注意：返回`None`的時候Python的交互式命令行不顯示結果。 要刪除一個key，用`pop(key)`方法，對應的value也會從dict中刪除： ~~~ >>> d.pop('Bob') 75 >>> d {'Michael': 95, 'Tracy': 85} ~~~ 請務必注意，dict內部存放的順序和key放入的順序是沒有關系的。 和list比較，dict有以下幾個特點： 1. 查找和插入的速度極快，不會隨著key的增加而增加； 2. 需要占用大量的內存，內存浪費多。 而list相反： 1. 查找和插入的時間隨著元素的增加而增加； 2. 占用空間小，浪費內存很少。 所以，dict是用空間來換取時間的一種方法。 dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代碼中幾乎無處不在，正確使用dict非常重要，需要牢記的第一條就是dict的key必須是**不可變對象**。 這是因為dict根據key來計算value的存儲位置，如果每次計算相同的key得出的結果不同，那dict內部就完全混亂了。這個通過key計算位置的算法稱為哈希算法（Hash）。 要保證hash的正確性，作為key的對象就不能變。在Python中，字符串、整數等都是不可變的，因此，可以放心地作為key。而list是可變的，就不能作為key： ~~~ >>> key = [1, 2, 3] >>> d[key] = 'a list' Traceback (most recent call last): File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'list' ~~~ ## set set和dict類似，也是一組key的集合，但不存儲value。由于key不能重復，所以，在set中，沒有重復的key。 要創建一個set，需要提供一個list作為輸入集合： ~~~ >>> s = set([1, 2, 3]) >>> s {1, 2, 3} ~~~ 注意，傳入的參數`[1, 2, 3]`是一個list，而顯示的`{1, 2, 3}`只是告訴你這個set內部有1，2，3這3個元素，顯示的順序也不表示set是有序的。。 重復元素在set中自動被過濾： ~~~ >>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3]) >>> s {1, 2, 3} ~~~ 通過`add(key)`方法可以添加元素到set中，可以重復添加，但不會有效果： ~~~ >>> s.add(4) >>> s {1, 2, 3, 4} >>> s.add(4) >>> s {1, 2, 3, 4} ~~~ 通過`remove(key)`方法可以刪除元素： ~~~ >>> s.remove(4) >>> s {1, 2, 3} ~~~ set可以看成數學意義上的無序和無重復元素的集合，因此，兩個set可以做數學意義上的交集、并集等操作： ~~~ >>> s1 = set([1, 2, 3]) >>> s2 = set([2, 3, 4]) >>> s1 & s2 {2, 3} >>> s1 | s2 {1, 2, 3, 4} ~~~ set和dict的唯一區別僅在于沒有存儲對應的value，但是，set的原理和dict一樣，所以，同樣不可以放入可變對象，因為無法判斷兩個可變對象是否相等，也就無法保證set內部“不會有重復元素”。試試把list放入set，看看是否會報錯。 ## 再議不可變對象 上面我們講了，str是不變對象，而list是可變對象。 對于可變對象，比如list，對list進行操作，list內部的內容是會變化的，比如： ~~~ >>> a = ['c', 'b', 'a'] >>> a.sort() >>> a ['a', 'b', 'c'] ~~~ 而對于不可變對象，比如str，對str進行操作呢： ~~~ >>> a = 'abc' >>> a.replace('a', 'A') 'Abc' >>> a 'abc' ~~~ 雖然字符串有個`replace()`方法，也確實變出了`'Abc'`，但變量`a`最后仍是`'abc'`，應該怎么理解呢？ 我們先把代碼改成下面這樣： ~~~ >>> a = 'abc' >>> b = a.replace('a', 'A') >>> b 'Abc' >>> a 'abc' ~~~ 要始終牢記的是，`a`是變量，而`'abc'`才是字符串對象！有些時候，我們經常說，對象`a`的內容是`'abc'`，但其實是指，`a`本身是一個變量，它指向的對象的內容才是`'abc'`：  當我們調用`a.replace('a', 'A')`時，實際上調用方法`replace`是作用在字符串對象`'abc'`上的，而這個方法雖然名字叫`replace`，但卻沒有改變字符串`'abc'`的內容。相反，`replace`方法創建了一個新字符串`'Abc'`并返回，如果我們用變量`b`指向該新字符串，就容易理解了，變量`a`仍指向原有的字符串`'abc'`，但變量`b`卻指向新字符串`'Abc'`了：  所以，對于不變對象來說，調用對象自身的任意方法，也不會改變該對象自身的內容。相反，這些方法會創建新的對象并返回，這樣，就保證了不可變對象本身永遠是不可變的。 ## 小結 使用key-value存儲結構的dict在Python中非常有用，選擇不可變對象作為key很重要，最常用的key是字符串。 tuple雖然是不變對象，但試試把`(1, 2, 3)`和`(1, [2, 3])`放入dict或set中，并解釋結果。 ## 參考源碼 [the_dict.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/basic/the_dict.py) [the_set.py](https://github.com/michaelliao/learn-python3/blob/master/samples/basic/the_set.py)