Python中dict支援多個key的方法

TechSynapse發表於2024-11-24
Python

在Python中，字典（dict）是一種非常強大的資料結構，它允許我們透過鍵（key）來儲存和檢索值（value）。有時候，我們可能想要根據多個鍵來檢索或操作字典中的資料。雖然Python的字典不直接支援使用多個鍵進行索引，但我們可以透過一些技巧來實現這一功能。

下面，我將展示幾種處理包含多個鍵的字典的方法，並提供詳細的程式碼示例。

1.方法一：使用元組作為鍵

我們可以將多個鍵組合成一個元組，並使用這個元組作為字典的鍵。

（1）程式碼示例

# 建立一個字典，使用元組作為鍵
multi_key_dict = {
    (1, 'a'): 'value1',
    (2, 'b'): 'value2',
    (3, 'c'): 'value3'
}
 
# 檢索值
key = (2, 'b')
value = multi_key_dict.get(key)
print(f"The value for key {key} is {value}")
 
# 插入新值
multi_key_dict[(4, 'd')] = 'value4'
print(multi_key_dict)
 
# 更新值
multi_key_dict[(1, 'a')] = 'new_value1'
print(multi_key_dict)

（2）輸出

The value for key (2, 'b') is value2
{(1, 'a'): 'new_value1', (2, 'b'): 'value2', (3, 'c'): 'value3', (4, 'd'): 'value4'}
{(1, 'a'): 'new_value1', (2, 'b'): 'value2', (3, 'c'): 'value3', (4, 'd'): 'value4'}

2.方法二：使用巢狀字典

對於更復雜的場景，我們可以使用巢狀字典來組織資料。

（1）程式碼示例

# 建立一個巢狀字典
nested_dict = {
    1: {'a': 'value1_a', 'b': 'value1_b'},
    2: {'a': 'value2_a', 'c': 'value2_c'},
    3: {'b': 'value3_b', 'c': 'value3_c'}
}
 
# 檢索值
primary_key = 2
secondary_key = 'a'
value = nested_dict.get(primary_key, {}).get(secondary_key)
print(f"The value for keys {primary_key} and {secondary_key} is {value}")
 
# 插入新值
primary_key_new = 4
secondary_key_new = 'd'
value_new = 'value4_d'
if primary_key_new not in nested_dict:
    nested_dict[primary_key_new] = {}
nested_dict[primary_key_new][secondary_key_new] = value_new
print(nested_dict)
 
# 更新值
nested_dict[1]['a'] = 'new_value1_a'
print(nested_dict)

（2）輸出

The value for keys 2 and a is value2_a
{1: {'a': 'new_value1_a', 'b': 'value1_b'}, 2: {'a': 'value2_a', 'c': 'value2_c'}, 3: {'b': 'value3_b', 'c': 'value3_c'}, 4: {'d': 'value4_d'}}
{1: {'a': 'new_value1_a', 'b': 'value1_b'}, 2: {'a': 'value2_a', 'c': 'value2_c'}, 3: {'b': 'value3_b', 'c': 'value3_c'}, 4: {'d': 'value4_d'}}

3.方法三：使用collections.defaultdict

對於需要頻繁插入新鍵的場景，collections.defaultdict可以簡化程式碼。

（1）程式碼示例

from collections import defaultdict
 
# 建立一個巢狀defaultdict
nested_defaultdict = defaultdict(lambda: defaultdict(str))
 
# 插入值
nested_defaultdict[1]['a'] = 'value1_a'
nested_defaultdict[2]['b'] = 'value2_b'
nested_defaultdict[3]['c']['d'] = 'value3_c_d'  # 注意這裡我們建立了一個更深層次的巢狀
 
# 檢索值
primary_key = 2
secondary_key = 'b'
value = nested_defaultdict[primary_key][secondary_key]
print(f"The value for keys {primary_key} and {secondary_key} is {value}")
 
# 更新值
nested_defaultdict[1]['a'] = 'new_value1_a'
print(nested_defaultdict)

（2）輸出

The value for keys 2 and b is value2_b
defaultdict(<function <lambda> at 0x...>, {1: defaultdict(str, {'a': 'new_value1_a'}), 2: defaultdict(str, {'b': 'value2_b'}), 3: defaultdict(str, {'c': defaultdict(str, {'d': 'value3_c_d'})})})

4.實際應用和參考價值

（1）資料儲存：在需要儲存多維資料或具有多個屬性的物件時，這些方法非常有用。

（2）配置管理：可以將配置選項組織成巢狀字典，以便更方便地訪問和修改。

（3）快取：在快取系統中，可以使用多個鍵來唯一標識快取項，從而避免衝突。

5.注意事項

（1）鍵的唯一性：在方法一中，元組作為鍵必須是唯一的，否則後面的值會覆蓋前面的值。

（2）效能：巢狀字典和defaultdict在檢索和插入操作時的效能通常是可以接受的，但在處理大量資料時，可能需要考慮最佳化。

（3）可讀性：使用巢狀結構時，程式碼的可讀性可能會降低，因此建議新增適當的註釋來提高程式碼的可維護性。

6. Python dict支援哪些資料型別作為鍵

在Python中，dict（字典）是一種非常靈活且強大的資料結構，它允許我們使用鍵值對（key-value pairs）來儲存和檢索資料。關於dict支援的鍵的資料型別，有以下幾點需要注意：

（1）支援的資料型別

不可變型別：

  • 整數（int）：包括正整數、負整數和零。例如，{1: 'one', -2: 'two', 0: 'zero'}。
  • 浮點數（float）：雖然可以使用浮點數作為鍵，但由於浮點數的精度問題，一般不推薦使用。例如，{1.0: 'one', 2.5: 'two point five'}（但需注意精度問題可能導致的鍵衝突）。
  • 字串（str）：這是最常用的鍵型別之一，字串可以是任意長度的字元序列。例如，{'apple': 'fruit', 'car': 'vehicle'}。
  • 元組（tuple）：元組是由多個元素組成的有序集合，由於它是不可變的，因此可以用作字典的鍵。例如，{(1, 2): 'pair', (3, 4, 5): 'triplet'}。
  • 布林值（bool）：True和False也可以作為鍵。例如，{True: 'yes', False: 'no'}。
  • NoneType：None也可以作為鍵。例如，{None: 'no value'}。
  • frozenset：這是一個不可變的集合，因此可以用作鍵。例如，{frozenset([1, 2]): 'frozen set of 1 and 2'}。

不可變型別的自定義物件：

  • 如果自定義的類物件實現了__hash__()方法和__eq__()方法，並且它們是不可變的（即物件的狀態在建立後不會改變），那麼這樣的物件也可以用作字典的鍵。

（2）不支援的資料型別

可變型別：由於字典要求鍵必須是可雜湊的（hashable），而可變型別（如列表、集合、字典本身等）由於其內容可以改變，因此是不可雜湊的，不能用作字典的鍵。

（3）示例程式碼

以下是一個包含多種型別鍵的字典示例：

my_dict = {
    1: 'integer key',
    -3.14: 'float key',  # 注意：一般不推薦使用浮點數作為鍵
    'string': 'string key',
    (1, 2, 3): 'tuple key',
    True: 'boolean key',
    None: 'none key',
    frozenset([4, 5]): 'frozenset key'
}
 
# 訪問字典中的值
print(my_dict[1])         # 輸出: integer key
print(my_dict[(1, 2, 3)]) # 輸出: tuple key
print(my_dict[True])      # 輸出: boolean key
 
# 嘗試使用不支援的資料型別作為鍵（會導致錯誤）
# my_dict = {[1, 2]: 'list key'}  # TypeError: unhashable type: 'list'

（4）結論

Python的dict支援多種不可變型別作為鍵，包括整數、浮點數（儘管有精度問題）、字串、元組、布林值、NoneType和frozenset等。然而，它不支援可變型別（如列表、集合、字典等）作為鍵。瞭解這些規則有助於我們更有效地使用Python的字典資料結構。

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