开源图书《Python完全自学教程》第5章

第5章 容器

★莫听穿林打叶声，何妨吟啸且徐行。竹杖芒鞋轻胜马，谁怕？一蓑烟雨任平生。 ——苏轼 ”

将字符串、列表和元组视为序列，是因为组成它们的成员具有顺序。这是对 Python 内置对象归类的一种方式。在有的资料中，还提出了“基础对象类型”的类别，包括整数类型、浮点数类型、字符串类型和布尔类型。所以，根据对象的不同特点，可以有不同的聚类结果。本章中的“容器”，也是一种归类方式，一般认为包括列表、元组和字典、集合（含可变集合和不变集合），前两种对象已经在第4章学习过，这里将开始学习后两种。诚然，读者也可以创造其他的归类方式。

5.1 字典

假设有一种需求，要存储城市和电话区号，用前面已经学习过的知识，可以这么做：

>>> cities = ['soochow', 'hangzhou', 'shagnhai']
>>> phones = ['0512', '0571', '021']

为了让城市和区号能对应起来，在创建列表的时候必须按照同样的索引顺序。若要显示 'soochow' 的电话号码，必须通过每个列表的索引获取：

>>> print(f"{cities[0]}: {phones[0]}")
soochow: 0512

类似这样，一个对象与另外一个对象之间建立对应关系，也是日常生活和生产中常见的事情，比如建立员工的姓名和工资、奖金之间的对应关系，建立学生和各个科目考试成绩之间的对应关系等等。既然如此司空见惯，Python 必然要有内置对象类型，这就是字典（ Dictionary ）——印刷的字典（比如《新华字典》）就是对应关系的典型代表。

5.1.1 创建字典

在此之前，已经用引号创建了字符串、用圆括号创建了元组，用方括号创建了列表，低头看看键盘，按照此思路发展，并且排除在其他地方已经使用的符号——比如 * 等，如果选用一个用于创建字典的符号，最可能用哪一个？

Python 发明人选择了 { } ，你是否也想到了这个？如果是，则英雄所见略同；如果不是，也要认可此规定。

>>> d = {"name": "laoqi", "age": 29}    # (1)
>>> type(d)
<class 'dict'>
>>> d
{'name': 'laoqi', 'age': 29}

注释（1）创建了一个字典对象，并用变量 d 引用此对象。从 type(d) 的返回值可知，Python 中以 dict 表示字典（或字典类型）。下面参照图5-1-1，理解字典的组成和要求：

• 字典对象用英文状态下的符号 { } 包裹。
• 符号 {} 里面的成员是“键值对”，键值对与键值对之间用英文状态的逗号分割。
• 所谓键值对，即两个对象之间建立对应关系，并以英文冒号作为分隔符，冒号左侧的称为键（ Key ），右侧的称为此键所对应的值（ Value ）。键与值配对，组成一个字典中的单元，称为“键值对”。

图5-1-1 字典的组成

字典中的键值对，不能随心所欲地创立——本书的目录和页码之间也是一种对应关系，不能乱写——有如下要求：

• “键”必须唯一，不能重复——参考本书目录理解，目录名称不能重复。
• “键”必须是不可变对象——如果书的目录名称会变化，那就不仅仅是眼花缭乱，而是手忙脚乱了。
• “值”可以是 Python 中任何类型对象。
• “值”可以重复。“键”已经作为“键值对”的唯一标识了，对“值”就不做唯一性要求。

比如，如果创建这样的字典：

>>> {'name': 'laoqi', 'name': 'zhangsan'}
{'name': 'zhangsan'}

不会报错，但是结果会“最后一个有效”——“键”是键值对的唯一标识。

至此，在已经学过的 Python 内置对象类型中，能够作为键值对中“键”的有：数字（整数、浮点数、复数）、字符串、元组。

>>> {1: 'first', (1,2,3): [1,2,3], 3.14: {} }
{1: 'first', (1, 2, 3): [1, 2, 3], 3.14: {}}

如果用列表作为键，会怎样呢？

>>> {[1, 2, 3]: "python"}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

出现了 TypeError 异常，特别注意看提示信息，告诉我们出问题的根源在于列表是 unhashable 类型。这是什么意思？简要说明：

• hash：翻译为“散列”或“哈希”，“hashable”意即“可散列”、“可哈希”。截止目前，已经学习过的 Python 内置对象中，数字、字符串、元组都是可散列的，也是不可变对象。
• unhasable：翻译为“不可散列”、“不可哈希”，此前学过的列表和现在学习的字典，都是此类型的对象，同时为可变对象。

所以，字典也不能作为键值对的键。

>>> {{1:2}:"python"}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'dict'

特别提醒，如果用元组作为键值对的键，其成员只能是数字、字符串或者元组，不能包括任何可变对象。例如下面的示例，要仔细观察。

>>> {([1,2],3,4): 'tuple'}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'
    
>>> {(([1,2],),3,4): 'tuple'}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

成员的成员，并且照此循环，都不能包括可变对象。

老生常谈，既然字典类型的名称是 dict ，Python 的内置函数就会有 dict() 。

>>> dct = dict()    # (2)
>>> dct
{}
>>> bool(dct)
False

用注释（2）创建一个空字典（直接用 dct = {} 也能创建空字典），其布尔值是 False 。特别观察，注释（2）中的变量名称，千万不要使用 dict ，否则后患无穷、自食其果。

如果用 dict() 函数创建非空字典，必须使用关键词参数的形式声明对应关系（关键词参数，详见第4章4.2.6节或第7章7.2.1节）。比如：

>>> dict(name='laoqi', age=38)
{'name': 'laoqi', 'age': 38}

所得字典的键就是 dict() 中的关键词参数 name 和 age ——虽然键是字符串，在 dict() 中不要将 name 和 age 写成 'name'、'age' ，特别要注意此细节。

此外，dict() 还支持以可迭代对象为参数创建字典，例如：

>>> dict([('a', 1), ('lang', 'python')])
{'a': 1, 'lang': 'python'}

此处以列表 [('a', 1), ('lang', 'python')] 为参数，列表中的成员是元组，每个元组内有两个对象，用这种方式约定了两个对象之间的对应关系。

在理解了字典的创建方法之后，读者也应该初步理解“容器”的含义。不论列表，元组还是字典，里面的可以放很多个成员（容器里面的“东西”），每个成员之间用逗号分隔。第4章曾经提到过“列表是个筐”，“筐”就是容器——容器更显得文雅一些。