字典 dictionary

字典 ( dictionary )跟串列類似，都能作為儲存資料的容器，可以放入字串、整數、布林、串列或字典，顧名思義就像「查詢用的字典」一樣，透過要查詢的「鍵 key」( 關鍵字 )，就能夠查詢到對應的「值 value」( 解釋說明 )，也是使用頻率相當高的資料型態。

快速導覽：建立字典、讀取字典、修改字典、刪除字典、結合字典、取得所有鍵和值、使用 in 檢查鍵 、複製字典

本篇使用的 Python 版本為 3.7.12，所有範例可使用 Google Colab 實作，不用安裝任何軟體 ( 參考：使用 Google Colab )

建立字典

建立字典有兩種方法，建立時必須要包含「鍵 key」和「值 value」兩個項目，鍵在左側，值在右側。

字典和串列的差別在於串列有「順序性」，串列中的項目都有各自的索引值 offset，但字典中的項目沒有順序性，是按照鍵 key 的位置來做紀錄。

• 大括號 {}

  使用大括號建立字典是最常見的建立字典方式，使用方式為「{'鍵':值}」，鍵必須是「字串」，前後必須加上「引號」，值則可以是任意的 Python 物件 ( 字串、數字、串列、字典...等 )，不同鍵值中間使用逗號「,」分隔。

  下方的程式碼，第一個鍵為 name 值為字串 oxxo，第二個鍵為 age 值為數字 18，第三個鍵為 eat 值為串列，最後印出 a 的 type 型別是 dict 字典。

  a = {'name':'oxxo','age':18,'eat':['apple','banana']}
  print(type(a));    # <class 'dict'>
  

  單純只要使用大括號，可以建立一個空的字典。

  a = {}
  print(type(a));   # <class 'dict'>
  

• dict()

  使用 dict() 建立字典使用「dict(鍵=值)」，注意鍵的前後「不需要加上引號」。

  a = dict(name='oxxo', age=18, eat=['apple','banana'])
  print(a)          # {'name': 'oxxo', 'age': 18, 'eat': ['apple', 'banana']}
  print(type(a));   # <class 'dict'>
  

  dict() 函式除了可以建立字典，也可以將有「兩個值的二維串列或 tuple」轉換成字典，轉換時會將第一個值當作鍵，第二個當成值。

  a = [['x','100'],['y','200'],['z','300']]
  b = dict(a)
  print(b)    # {'x': '100', 'y': '200', 'z': '300'}
  

  如果是「雙字元」的字串串列或 tuple，也可以使用 dict() 轉換成字典。

  a = ['ab','cd','ef']
  b = dict(a)
  print(b)    # {'a': 'b', 'c': 'd', 'e': 'f'}
  

讀取字典

讀取字典的項目時，有別於串列或 tuple 使用索引值 offset，只要知道字典的鍵，就能讀取對應的值。

• 中括號 []

  使用「字典['鍵']」的方式，就能讀取對應的值，如果讀取到的是串列或 tuple，就可以使用讀取串列或 tuple 的方式取出對應的項目，例如下方程式的變數 c，先取出串列，接著再取出串列的第一個項目。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18, 'eat':['apple','banana']}
  b = a['name']
  c = a['eat'][0]
  print(b)   # oxxo
  print(c)   # apple
  

• get()

  使用中括號取值時，如果沒有對應的鍵，就會發生錯誤，如果要避免這種情況，就可以使用 get() 函式來取值，使用方法為「get('鍵')」，如果有鍵就會回傳值，如果找不到鍵，就會回傳 None。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18, 'eat':['apple','banana']}
  b = a.get('name')
  c = a.get('school')
  print(b)   # oxxo
  print(c)   # None
  

修改字典

字典內的所有元素都是可以修改的，修改的方法有兩種：

• 中括號 []

  透過「字典['鍵']=新值」的方式，就能夠將字典中某個鍵對應的值，修改為新的值，下方程式碼將 name 換成 XXXX，age 換成 100。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  a['name'] = 'XXXX'
  a['age'] = 100
  print(a)   # {'name': 'XXXX', 'age': 100}
  

  如果修改字典時，鍵不存在於字典中，會直接加入一個新的鍵和值，例如下方程式碼，原本的字典中沒有 ok 這個鍵，所以執行後就會將鍵為 ok 值為 True 的項目加入字典中。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  a['name'] = 'XXXX'
  a['age'] = 100
  a['ok'] = True
  print(a) # {'name': 'XXXX', 'age': 100, 'ok': True}
  

• setdefault()

  setdefault() 函式用法和 get() 類似，都是可以取出某個鍵的值，但如果字典中沒有對應的鍵，執行 setdefault() 就會將新的鍵和值加入字典中，使用的方式為「setdefault('鍵',值)」，第二個值只針對「新的鍵」才有作用，下方的程式碼，變數 b 取得的值仍然是 18 ( 因為 a 原本的 age 就是 18 )，但 c 取到 True 之後，字典 a 裡就會加入 ok 為 True 的項目。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  b = a.setdefault('age', 100)
  c = a.setdefault('ok', True)
  print(a)   # {'name': 'oxxo', 'age': 18, 'ok': True}
  print(b)   # 18
  print(c)   # True
  

刪除字典

刪除字典有三種做法，包含了刪除個別的鍵值，清空個字典或將整個字典移除：

• del

  使用「del 字典['鍵']」可以刪除字典中個別的鍵值，如果使用「del 字典」，則會將整個字典刪除 ( 從記憶體中消失 )，下方程式碼可以看出，刪除了鍵為 name 的字典 a，只剩下 age 一個鍵，不過如果刪除了整個字典 b，讀取 b 時就會發生錯誤。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  del a['name']
  print(a)   # {'age': 18}
  
  b = {'name':'oxxo', 'age':18}
  del b
  print(b)   # name 'b' is not defined
  

• pop()

  使用「pop('鍵')」可以將字典中某個鍵「取得並移出」，如果沒有賦值給任何變數，這個鍵值就會刪除，下方程式碼會將 name 從字典 a 中取出並移除，並將 name 賦值給 b ( 注意，有別於串列的 pop() 可為空，字典的 pop('鍵') 操作一定要有鍵，不然會發生錯誤 )。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  b = a.pop('name')
  print(a)   # {'age': 18}
  print(b)   # oxxo
  

• clear()

  使用「字典.clear()」可以將字典中所有項目刪除，變成一個空的字典。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  a.clear()
  print(a)   # {}
  

結合字典

如果要將多個字典結合成一個字典，Python 提供兩種方法：

• 兩個星號＊＊

  使用兩個星號「**字典」，會將字典拆解為 keyword arguments 列表，再透過大括號組合，就可以將不同的字典結合為新的字典，下面的程式碼，a、b、c 就會結合成 d。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  b = {'weight':60, 'height':170}
  c = {'ok':True}
  d = {**a, **b, **c}
  print(d)   # {'name': 'oxxo', 'age': 18, 'weight': 60, 'height': 170, 'ok': True}
  

• update()

  使用「字典1.update(字典2)」，會將字典 2 的內容與字典 1 結合，下面的程式碼，會將 b 和 c 依序和 a 結合。

  a = {'name':'oxxo', 'age':18}
  b = {'weight':60, 'height':170}
  c = {'ok':True}
  a.update(b)
  a.update(c)
  print(a)   # {'name': 'oxxo', 'age': 18, 'weight': 60, 'height': 170, 'ok': True}
  

取得所有鍵和值

字典由鍵和值組成，透過「字典.keys()」能夠將所有的鍵取出變成「dict_keys()」，透過「字典.values()」能夠將所有的值取出變成「dict_values()」，兩者都可以透過串列或 tuple 的方法，轉換成串列或 tuple。

a = {'name':'oxxo', 'age':18, 'weight':60, 'height':170}
b = a.keys()
c = a.values()
print(b)         # dict_keys(['name', 'age', 'weight', 'height'])
print(c)         # dict_values(['oxxo', 18, 60, 170])
print(list(b))   # ['name', 'age', 'weight', 'height']
print(list(c))   # ['oxxo', 18, 60, 170]

使用 in 檢查鍵

in 可以判斷某個鍵是否存在於字典中，使用方法為「鍵 in 字典」，如果字典中存在這個鍵，就會回傳 True，如果不存在，就回傳 Fasle。

a = {'apple':10, 'banana':20, 'orange':30}
print('apple' in a)   # True
print('grap' in a)    # False

複製字典

Python 提供兩種複製字典的方法：

• copy()

  copy() 可以快速複製一個新的字典，使用方式為「字典.copy()」。

  a = {'x':10, 'y':20, 'z':30}
  b = a.copy()
  print(b)   # {'x': 10, 'y': 20, 'z': 30}
  

• deepcopy()

  copy() 的方法只能針對「項目內容不會發生變化」的字典，如果字典的「深層內容」會發生變化，就會出現奇怪的現象，舉例來說，下方的程式碼執行後，當 a 改變時理應不該影響到 b，但執行結果卻發現 b 的內容也跟著改變了。

  a = {'x':10, 'y':20, 'z':[100,200,300]}
  b = a.copy()
  a['z'][0] = 999
  print(a)   # {'x': 10, 'y': 20, 'z': [999, 200, 300]}
  print(b)   # {'x': 10, 'y': 20, 'z': [999, 200, 300]}
  

  如果要解決這個問題，就必須要 import copy() 模組，使用 deepcopy() 進行深度複製，就能產生一個完全獨立的新串列。

  import copy
  a = {'x':10, 'y':20, 'z':[100,200,300]}
  b = copy.deepcopy(a)
  a['z'][0] = 999
  print(a)   # {'x': 10, 'y': 20, 'z': [999, 200, 300]}
  print(b)   # {'x': 10, 'y': 20, 'z': [100, 200, 300]} 使用 deepcopy 的沒有被改變
  

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