在 Python 程式設計中，字典 (dict) 是一種非常有用且靈活的資料結構，用於儲存鍵值對 (key-value pair)。本文將詳細介紹 Python 字典的定義、建立方式、特性、基本操作、常用方法、迭代，以及實際應用。
什麼是字典 (dict)？
字典是一種可變的、以鍵值對 (key-value pair) 形式儲存資料的資料結構。字典具有以下特點：
- 鍵值對 (Key-Value Pair): 字典中的每個元素都由一個鍵 (key) 和一個值 (value) 組成，鍵和值之間用冒號 (:) 分隔。
- 可變性 (Mutable): 字典的內容可以修改 (新增、刪除、修改鍵值對)。
- 鍵的唯一性 (Unique Keys): 字典中的鍵必須是唯一的，不能重複。如果插入重複的鍵，後面的值會覆蓋前面的值。
- 鍵的不可變性 (Immutable Keys): 字典的鍵必須是不可變的資料型別 (例如整數、字串、元組)，不能是可變的資料型別 (例如串列)。值則可以是任意的資料型別。
關於順序性: 在 Python 3.7 及以後的版本中，字典會保留元素的插入順序。但在之前的版本中，字典是無序的。為確保程式碼的相容性與可讀性，我們通常仍將字典視為「無序」的集合，不應依賴其順序來編寫程式碼。
建立字典
有幾種方式可以建立字典：
- 使用大括號 {} (最常見): 將鍵值對用逗號分隔，並放在大括號中。
- 使用 dict() 函數: 可傳入鍵值對序列或使用關鍵字參數來建立。
# 1. 使用大括號 {}
person = {'name': 'Alice', 'age': 30, 'city': 'New York'}
empty_dict = {}
# 2. 使用 dict() 函數
# a. 傳入鍵值對序列
pairs = [('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)]
my_dict_from_pairs = dict(pairs) # 結果: {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
# b. 使用關鍵字參數
my_dict_from_kwargs = dict(name='Bob', age=25, country='USA')
# 結果: {'name': 'Bob', 'age': 25, 'country': 'USA'}
print(type(person)) # 輸出: <class 'dict'>字典的基本操作
字典的核心操作圍繞著它的鍵 (key) 進行。
- 存取: dict[key]。如果鍵不存在，會引發 KeyError。
- 新增 / 修改: dict[key] = value。 如果鍵已存在，則修改值；如果不存在，則新增鍵值對。
- 刪除: del dict[key]。
- 檢查鍵是否存在: key in dict。
- 取得長度: len(dict)。
student = {'name': 'Charlie', 'grade': 'A', 'age': 12}
# 存取
print(student['name']) # 輸出: Charlie
# 新增
student['score'] = 95
# student is now {'name': 'Charlie', 'grade': 'A', 'age': 12, 'score': 95}
# 修改
student['age'] = 13
# student is now {'name': 'Charlie', 'grade': 'A', 'age': 13, 'score': 95}
# 刪除
del student['grade']
# student is now {'name': 'Charlie', 'age': 13, 'score': 95}
# 檢查鍵是否存在
print('name' in student) # 輸出: True
print('gender' in student) # 輸出: False
# 字典長度
print(len(student)) # 輸出: 3字典的常用方法
Python 字典提供了許多實用的方法來操作資料。
| 方法 | 說明 |
|---|---|
| keys() | 返回包含所有鍵的「視圖 (view)」物件。 |
| values() | 返回包含所有值的「視圖」物件。 |
| items() | 返回包含所有 (鍵, 值) 元組的「視圖」物件。 |
| get(key, default) | 安全地獲取值。如果鍵不存在，返回 default 值 (預設為 None)，而不是引發錯誤。 |
| pop(key, default) | 移除並返回指定鍵的值。如果鍵不存在且未提供 default，則引發錯誤。 |
| popitem() | 移除並返回最後插入的鍵值對 (Python 3.7+)。 |
| update(other_dict) | 用另一個字典的鍵值對來更新當前字典。 |
| clear() | 清空字典中的所有元素。 |
| copy() | 返回字典的淺拷貝 (shallow copy)。 |
person = {'name': 'David', 'age': 40, 'city': 'London'}
print(person.keys()) # 輸出: dict_keys(['name', 'age', 'city'])
print(person.values()) # 輸出: dict_values(['David', 40, 'London'])
print(person.items()) # 輸出: dict_items([('name', 'David'), ('age', 40), ('city', 'London')])
# 使用 get() 安全地存取
print(person.get('name')) # 輸出: David
print(person.get('country')) # 輸出: None
print(person.get('country', 'N/A')) # 輸出: N/A
# 使用 pop()
age = person.pop('age')
print(f"Popped age: {age}") # 輸出: 40
# person is now {'name': 'David', 'city': 'London'}
# 使用 update()
person2 = {'age': 41, 'gender': 'male'}
person.update(person2)
# person is now {'name': 'David', 'city': 'London', 'age': 41, 'gender': 'male'}
print(person)字典的迭代 (Iteration)
您可以使用 for 迴圈輕鬆地迭代字典的鍵、值或鍵值對：
person = {'name': 'Eve', 'age': 28, 'country': 'Canada'}
# 迭代鍵 (預設行為)
print("--- Keys ---")
for key in person:
print(key)
# 迭代值
print("--- Values ---")
for value in person.values():
print(value)
# 迭代鍵值對
print("--- Items ---")
for key, value in person.items():
print(f"{key}: {value}")字典的應用
- 儲存結構化資料： 例如，表示一個人的資訊 (姓名、年齡、地址等)，或一本書的屬性 (書名、作者、ISBN)。
- 計數： 高效地統計元素出現的次數。
- 建立對應關係： 表示一對一或一對多的對應關係 (例如，學號對應學生姓名)。
- 快取 (Caching)： 將耗時的計算結果儲存在字典中，當再次需要時直接查詢，避免重複計算。
- 傳遞函式參數: 函式中的 **kwargs 就是以字典形式傳遞。
總結
Python 的字典 (dict) 是一種功能強大且用途廣泛的資料結構，用於儲存鍵值對。它提供了基於鍵的快速資料存取能力，使其成為組織和管理結構化資料的理想選擇。確實了解字典的特性、操作和常用方法，對於任何 Python 開發者來說都至關重要。