Python字典全面指南：基础操作与高级应用实例解析

在Python编程中，字典作为核心的数据结构之一，凭借其高效查询、动态添加与删除属性，成为了处理键值对数据的理想选择。本文将逐步详解Python字典的基本操作，并通过实际案例展示如何查找共同键、设置默认值、更新字典、合并字典，以及如何通过自定义类模拟字典行为，最后介绍如何基于字典实现LRU缓存策略。

基础操作

1. 获取字典所有键

使用.keys()方法可以从字典中提取全部键。例如：

a = {"1":1, "2":2, "3":3}
keys_list = list(a.keys())
print(keys_list)  # 输出：['1', '2', '3']

2. 获取键值对

利用.items()方法可以获取字典中所有键值对组成的元组序列：

a = {"1":1, "2":2, "3":3}
pairs = list(a.items())
print(pairs)  # 输出：[('1', 1), ('2', 2), ('3', 3)]

3. 查找相同键

对比两个字典中的共享键，可通过集合操作实现：

a = {"1":1, "2":2, "3":3}
b = {"2":2, "3":3, "4":4}# 方法一：列表推导式配合in关键字
shared_keys = [key for key in a.keys() if key in b.keys()]
print(shared_keys)  # 输出：['2', '3']# 方法二：利用集合的交集操作
shared_keys_set = set(a.keys()).intersection(set(b.keys()))
print(list(shared_keys_set))  # 输出：['2', '3']

4. 设置字典默认值

当访问字典中不存在的键时，可以设定默认值。这里展示了两种方式：

使用dict.setdefault()方法：

d = {}
key = "foo"
d.setdefault(key, []).append("bar")
print(d)  # 输出：{'foo': ['bar']}

使用collections.defaultdict类：

from collections import defaultdictd = defaultdict(list)
key = "foo"
d[key].append("bar")
print(d)  # 输出：defaultdict(<class 'list'>, {'foo': ['bar']})

5. 更新字典

使用.update()方法可将一个字典的键值对合并到另一个字典中：

a = {"1":1, "2":2, "3":3}
b = {"2":2, "3":3, "4":4}
a.update(b)
print(a)  # 输出：{'1': 1, '3': 3, '2': 2, '4': 4}

6. 合并两个字典

在Python 3.5及以上版本，可以使用解包语法合并两个字典：

a = {"x": 55, "y": 66}
b = {"a": "foo", "b": "bar"}
merged_dict = {**a, **b}
print(merged_dict)  # 输出：{'x': 55, 'y': 66, 'a': 'foo', 'b': 'bar'}

高级应用

7. 模拟字典行为

通过自定义类，可以实现类似字典的行为。下面是一个名为EmuDict的示例类：

class EmuDict:def __init__(self, dict_):self._dict = dict_def __getitem__(self, key):return self._dict[key]def __setitem__(self, key, val):self._dict[key] = val# 其他字典方法的实现...emud = EmuDict({"1":1, "2":2, "3":3})
print(emud['1'])  # 输出：1

8. 实现LRU缓存

利用OrderedDict（对于Python 3.7及以下版本）或Python 3.7以上版本的有序字典特性，可以创建一个简单的LRU缓存类：

from collections import OrderedDictclass LRUCache(OrderedDict):def __init__(self, maxsize=128):super().__init__()self._maxsize = maxsizedef get(self, k):if k not in self:return Noneself.move_to_end(k)return super().get(k)def put(self, k, v):if k in self:self.move_to_end(k)self[k] = vif len(self) > self._maxsize:self.popitem(last=False)# 示例使用...