Dictionary

python

Published

May 28, 2026

Perspective

Python dictionary（dict）是最常用的数据结构之一。它保存的是键到值的映射：用一个 key 快速找到对应的 value。

读代码时先记住一句话：字典适合表达“某个名字、编号或标签对应什么东西”。 如果数据天然是一组有名字的字段、计数、配置、查找表或分组结果，dict 往往比 list 更直接。

Definition

A dictionary is a mutable mapping from hashable keys to values.

中文理解：字典是一个可修改的映射表。每个元素由 key: value 组成，key 必须是可哈希对象，value 可以是任意对象。

person = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "city": "Shanghai",
}

这里 "name"、"age"、"city" 是 key；"Alice"、30、"Shanghai" 是对应的 value。

Basic Operations

Create

scores = {"Alice": 92, "Bob": 85}
empty = {}

Read

scores["Alice"]

如果 key 不存在，scores["Carol"] 会抛出 KeyError。不确定 key 是否存在时，用 get() 更稳妥：

scores.get("Carol", 0)

Add or update

scores["Carol"] = 88
scores["Alice"] = 95

同一个 key 只能出现一次。再次赋值会覆盖旧值。

Delete

del scores["Bob"]

Check membership

"Alice" in scores

注意：in 检查的是 key，不是 value。

Iteration

默认遍历字典时，得到的是 key：

for name in scores:
    print(name)

常见的三种遍历方式：

for key in scores.keys():
    print(key)

for value in scores.values():
    print(value)

for key, value in scores.items():
    print(key, value)

实际写代码时，items() 很常用，因为它同时给出 key 和 value。

Common Patterns

Counting

counts = {}

for word in words:
    counts[word] = counts.get(word, 0) + 1

Lookup table

cell_type_color = {
    "T cell": "blue",
    "B cell": "green",
    "Macrophage": "red",
}

Structured record

sample = {
    "sample_id": "S001",
    "condition": "treated",
    "n_cells": 12043,
}

Grouping

groups = {}

for sample in samples:
    condition = sample["condition"]
    groups.setdefault(condition, []).append(sample)

这种写法等价于 collections.defaultdict(list)，后者读起来更直接，少一层 setdefault 的认知负担。

Key Rules

字典的 key 必须是 hashable。常见可作为 key 的类型包括：

string
number
tuple containing only hashable values
boolean

list、dict、set 不能作为 key，因为它们是 mutable objects。

还有一个容易忽略的小坑：True == 1 且 hash(True) == hash(1)，所以 {True: "a", 1: "b"} 在字典里只会留下一项（后者覆盖前者）。布尔值和整数混用作为 key 时要留意。

valid = {("A", 1): "sample A1"}

invalid = {
    ["A", 1]: "sample A1"  # TypeError: unhashable type: 'list'
}

第二个例子会报错，因为 list 不能作为字典 key。

Reading Cautions

dict 是 mutable object。把同一个字典传给函数后，函数内部修改会影响原对象。
d[key] 适合确定 key 存在的情况；不确定时用 d.get(key) 或先判断 key in d。
in 判断 key 是否存在，不判断 value。
同一个 key 重复赋值时，后面的 value 会覆盖前面的 value。
字典保留插入顺序，但不要把它当成排序结构；需要排序时显式使用 sorted()。
用 mutable default value 构造嵌套字典时要小心，多个 key 共享同一个 list 或 dict 会产生难查的 bug。例如：
```
d = dict.fromkeys(["a", "b", "c"], [])
d["a"].append(1)
# d 现在是 {"a": [1], "b": [1], "c": [1]}，三个 key 指向同一个 list
```
正确做法是用 collections.defaultdict(list)，或显式为每个 key 创建独立的 list。

Note

对我来说，读 Python 字典最重要的是先判断它在代码中扮演什么角色：是一个 record、lookup table、counter，还是 grouping container。角色不同，应该关注的点也不同。record 要看字段名是否清楚；lookup table 要看 key 覆盖是否完整；counter 要看默认值；grouping container 要看 list 或 dict 是否被意外共享。