2. 字典

何謂字典

字典(dict)的每個元素是用冒號「:」分隔，冒號之前是鍵(Key)，冒號之後是值(Value)，換言之是由「鍵:值」組成一個元素。元素間用逗號「,」分隔，所有元素被「{}」大括號包圍，即完成字典型別。字典顧名思義，就像我們使用的字典，可以根據英文單字查詢到中文解釋，例如book 對應到 「書本」，如果用字典語法可以寫成 {'book':'書本'}。真實的字典是依規則排序以方便查詢，但是Python 中字典的元素並非依鍵值排序，而是依插入順序儲存的，其語法如下:

字典 = {鍵1:值1, 鍵2:值2, …}

1. 鍵必須是唯一而且不可變的，而鍵可以使用的型別為數值、字串或元組。
2. 值可以是任何資料型別，除了常用型別外，串列、元組、字典…等也可以。

字典基本操作

字典在程式中可以進行元素的新增、修改及刪除等操作，語法如下：

功能	語法說明
修改	語法：字典[鍵] = 新值
刪除	語法：del 字典[鍵] #刪除字典中某一元素 語法：del 字典 #刪除整個字典
新增	語法：字典[新鍵] = 值

[例] 字典基本操作。 (dict_1.py)

程式碼: dict_1.py

dict1 = {'一月':'正月','二月':'花月','三月':'梅月'}
print(dict1)         # {'一月': '正月', '二月': '花月', '三月': '梅月'}
print(dict1['三月'])  # 梅月
dict1['一月'] = '端月' 
print('一月是', dict1['一月']) # 一月是 端月
del dict1['一月']
print(dict1) # {'二月': '花月', '三月': '梅月'}
dict1['一月'] = '正月' 
print(dict1) # {'二月': '花月', '三月': '梅月', '一月': '正月'}
print('1月' in dict1) # False 
del dict1 
#print(dict1) # NameError: name 'dict1' is not defined. Did you mean: 'dict'?

字典進階操作

Python 的字典型別內建許多方法，方便我們進行進階操作。

方法	功能說明
dict	功能：建立一個新字典。 語法：dict(元組或串列) 說明：運用 dict() 函式轉換元組和串列為字典，傳入資料必須成對，前者轉換成字典的鍵，後者轉換為值。
fromkeys	功能：建立一個新字典。 語法：dict.fromkeys(元組或串列[, 預設值]) 說明：以 fromkeys 轉換元組或串列為字典的鍵，所有鍵的值為第二個參數，若省略第二參數，預設為「None」。
keys	功能：傳回字典中所有的鍵。 語法：字典.keys() 說明：顯示dict1字典中所有的鍵。
values	功能：傳回字典中所有的值。 語法：字典.values() 說明：顯示dict1字典中所有的值。
items	功能：傳回字典中所有的元素。 語法：字典.items() 說明：顯示dict1字典中所有的元素。
get	功能：傳回字典中指定鍵所對應的值。 語法：字典.get(key[, value]) 說明：get用來查詢「三月」是否為字典的鍵，如果有就傳回其對應的值；如果不是則傳回第二個參數，若省略第二參數，預設為「None」。
setdefault	功能：傳回字典中指定鍵所對應的值，如果該鍵不存在會新增該鍵。 語法： 字典.setdefault(key[, value]) 說明：setdefault和get的功能類似，其差異點是如果鍵不存在setdefault會新增以key為鍵的新元素。而第二個參數設定為該元素的值，若省略第二參數，預設值為「None」。
pop	功能：傳回字典中指定鍵所對應的值，並刪除該元素。 語法：字典.pop(key[, value]) 說明：使用pop時，如果鍵存在，回傳其值，之後刪除此元素；如果鍵不存在，回傳第二參數，此時如果第二參數省略會產生錯誤訊息。若字典內無元素則會產生錯誤訊息。
popitem	功能：隨機傳回字典中的元素，並刪除該元素。 語法：字典.popitem() 說明：使用popitem不用參數，因為這方法會隨機傳回一個元素，再刪除該元素。該留意的是如果使用於空字典，會產生錯誤訊息。
update	功能：以dict2中的元素，更新dict1。 語法：dict1.update(dict2) 說明：update會將dict2與dict1合併，假使dict2有dict1不存在的鍵，則新增該元素到dict1；反之以dict2的值覆蓋dict1該元素的值。
clear	功能：清除字典內所有元素。 語法：字典.clear() 說明：clear會刪除字典內所有元素，使其成為僅保留名稱的空字典。

[例] 字典進階操作。 (dict_2.py)

程式碼: dict_2.py

'''
建立一個新字典（說明註解） 
說明 dict() 函式建立字典時，若傳入序列（Iterable），只接受 1 個主要的位置引數 (Positional Argument)
(註解說明：傳入的資料結構最外層必須是一個整體包裹起來的容器）
使用 dict() 將一個「包含 Tuple 元素」的雙層 Tuple 轉換為字典
最外層括號包裹住兩個鍵值對 (('一月','正月'), ('二月','花月'))，傳入單一 Iterable 物件
'''
# =============== dict ================
# 使用 dict(元組或串列) 將一個「包含 Tuple 元素」的雙層 Tuple 轉換為字典 　
dict1 = dict((('一月','正月'),('二月','花月'))) 
# 印出轉換後的字典 dict1，結果為 key-value 形式：{'一月': '正月', '二月': '花月'}
print(dict1) # 輸出結果 {'一月': '正月', '二月': '花月'}
# 使用 dict() 將一個「包含 List 元素」的雙層 List（清單）轉換為字典
# 最外層中括號包裹住兩個鍵值對 [['一月','正月'], ['二月','花月']]，同樣也是傳入單一 Iterable 物件
dict1 = dict([['一月','正月'],['二月','花月']])
# 印出轉換後的字典 dict1，結果同樣為 key-value 形式：{'一月': '正月', '二月': '花月'}
print(dict1) # 輸出結果 {'一月': '正月', '二月': '花月'}
 
# ============= fromkeys ==============
# 使用 dict.fromkeys(元組或串列,預設值) 建立新字典，傳入包含 key 的元組 ('四月', '五月')
dict2 = dict.fromkeys(('四月','五月'))
# 印出字典 dict2 的內容
# 當未指定初始 Value（預設值）時，Python 會自動將所有 Key 的 Value 設為 None
print(dict2)  # 輸出結果 {'四月': None, '五月': None}
 
# 使用 dict.fromkeys() 建立新字典，第一個引數傳入 Key 的串列 ['一月', '四月']
# 第二個引數傳入指定預設值 '端月'，此時所有 Key 都會被賦予相同的 Value ('端月')
dict2 = dict.fromkeys(['一月','四月'],'端月')
 
# 印出字典 dict2 的內容
print(dict2)  # 輸出結果 {'一月': '端月', '四月': '端月'}
 
# =============== keys ================
# 使用 keys() 傳回字典中所有的鍵（Key），回傳型態為 dict_keys 物件
print(dict1.keys()) # 輸出結果 dict_keys(['一月', '二月'])
 
# ============== values ===============
# 使用 values() 傳回字典中所有的值（Value），並用 tuple() 將其轉為元組包裝
print(tuple(dict1.values())) # 輸出結果 ('正月', '花月')
 
# =============== items ===============
# 使用 items() 傳回字典中所有的 (Key, Value) 鍵值對元組，並用 list() 將其轉為清單包裝
print(list(dict1.items())) # 輸出結果 [('一月', '正月'), ('二月', '花月')]
 
# =============== get =================
# 使用 get(key[,value]) 尋找字典中指定鍵 ('三月') 所對應的值；因為鍵不存在且未設定預設值，所以回傳 None（程式不會報錯）
print(dict2.get('三月')) # 輸出結果 None
 
# ============= setdefault =============
# 使用 setdefault(key[,value]) 尋找鍵：
# 1. 若 Key 已存在（如 '一月'），直接傳回原有的 Value ('端月')，後方設定的預設值 '梅月' 被忽略，字典不變
print(dict2.setdefault('一月', '梅月')) # 輸出結果 端月
print(dict2)                           # 輸出結果 {'一月': '端月', '四月': '端月'}
 
# 2. 若 Key 不存在（如 '三月'），會自動將 ('三月': '梅月') 新增至 dict2 中，並回傳設定的新 Value ('梅月')
print(dict2.setdefault('三月', '梅月')) # 輸出結果 梅月
print(dict2)                           # 輸出結果 {'一月': '端月', '四月': '端月', '三月': '梅月'}
 
# ============= pop =============
# 使用 pop(key[,value]) 刪除指定 Key 並傳回其對應的 Value：
# 1. 若刪除的 Key 不存在（如 '10 月'），但有傳入第二個參數預設值 ('NONE')，則不會報錯並傳回該預設值
# dict1 = {'一月': '正月', '二月': '花月'}
print(dict1.pop('10 月', 'NONE')) # NONE
# 2. 刪除指定的 Key（修正：將原本不存在的 '10月' 改為已存在的 '二月'），刪除後傳回 '花月'
print(dict1.pop('二月')) # 花月 
print(dict1)     # 輸出結果 {'一月': '正月'}
 
# ============= popitem =============
# 使用 popitem() 移除並傳回字典中的「最後一筆」鍵值對（Tuple 形式）
# （注意：此處改作用於剛新增過項目的 dict2 示範）
# dict2={'一月': '端月', '四月': '端月', '三月': '梅月'}
print(dict2.popitem()) # 輸出結果 ('三月', '梅月')（dict2 中最新加入的項目被移除）
 
# ============= update =============
# 使用 update() 整合兩個字典：將 dict2 中的所有鍵值對合併至 dict1 中
# 若 Key 已存在（如 '一月'），dict2 的值 ('端月') 會覆蓋 dict1 原本的值 ('正月')
# dict1={'一月': '正月'}
# dict2={'一月': '端月', '四月': '端月'}
dict1.update(dict2)
print(dict1)
# 輸出結果 {'一月': '端月', '四月': '端月'} 
 
# ============= clear =============
# 使用 clear() 清空字典內的所有元素，使其變成空字典
dict1.clear()
print(dict1) # 輸出結果 {}

[簡例] 使用者可以輸入貨號,查詢品名和售價。如果該貨號不存在,則可以新增資料。 (檔名:search.py)

程式碼: search.py

# 建立一個名為 datas 的字典（Dictionary），儲存商品資料
# Key 為貨號（字串），Value 為包含 [品名, 售價] 的串列（List）
datas = {'A001':['汽水',25],
        'A005':['公主麵',10],
        'A006':['口香糖',8],
        'A003':['冰棒',20]}
# 提示使用者輸入貨號，並將輸入的字串儲存至變數 num 中
num=input('請輸入貨號：')
# 檢查使用者輸入的貨號 (num) 是否「不存在」於字典 (datas) 的 Key
if num not in datas:
    # 若貨號不存在，印出提示訊息告知使用者該貨號不存在
    print(f'貨號：{num} 不存在')
    # 提示使用者輸入品名，將輸入的字串儲存至變數 name
    name=input('請輸入品名：')
    # 提示使用者輸入售價，並使用 int() 將輸入的字串強制轉換為整數後儲存至變數 money
    money=int(input('請輸入售價：'))
    # 將新貨號作為 Key，[品名, 售價] 串列作為 Value，新增至 datas 字典中
    datas[num]=[name,money]
# 使用字典的 .get() 方法取得指定貨號 (num) 對應的 Value（即 [品名, 售價] 串列），並賦予變數 d
d = datas.get(num)
print(f'貨號：{num} 品名：{d[0]} 售價：{d[1]}元')

[結果]

# CASE1
請輸入貨號 : A003
貨號 : A003 品名: 冰棒售價 : 20 元
 
# CASE2
請輸入貨號 : A002
貨號 : A002 不存在
請輸入品名 : 豆干
請輸入售價 : 15
貨號 : A002 品名 : 豆干售價 : 15 元

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相關主題與延伸閱讀

• 1. 元組：元組同樣是容器資料型別，可比較其不可變性與字典鍵值唯一性的異同。
• 3. 集合：可將字典的鍵轉換為集合，進行去除重複或交集等運算。
• 4. 元組、字典和集合的比較與使用時機：統整字典與元組、集合的選用時機。
• 4. 文字檔資料的寫入與讀取：字典資料常搭配檔案讀寫，用來儲存與還原查詢資料。
• 5. 例外處理：查詢不存在的鍵值時，可搭配例外處理避免程式中斷。