python中字典用法

在蓝桥杯Python组的竞赛中，字典（dict） 是一种非常常用的数据结构，主要用于高效地存储和查找键值对。字典的常见用法包括统计频率、记录索引、优化查找等。以下是字典在蓝桥杯Python组中的常见用法总结：

1. 字典的基本操作

字典的核心特点是 键值对（key-value pair），键是唯一的，值可以重复。

创建字典

# 空字典
d = {}

# 带初始值的字典
d = {'a': 1, 'b': 2}

添加/修改元素

d['c'] = 3  # 添加键值对
d['a'] = 10  # 修改键 'a' 的值

访问元素

value = d['a']  # 获取键 'a' 的值
value = d.get('a', 0)  # 如果键不存在，返回默认值 0

删除元素

del d['a']  # 删除键 'a'
d.pop('a')  # 删除键 'a' 并返回其值

遍历字典

# 遍历键
for key in d:
    print(key, d[key])

# 遍历键值对
for key, value in d.items():
    print(key, value)

2. 字典的常见应用场景

（1）统计频率

字典常用于统计元素出现的次数。

示例：统计列表中每个元素的频率

nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
freq = {}
for num in nums:
    freq[num] = freq.get(num, 0) + 1
print(freq)  # 输出: {1: 1, 2: 2, 3: 3}

（2）记录索引

字典可以用于记录元素的下标，方便快速查找。

示例：记录列表中每个元素的索引

nums = [10, 20, 30, 20]
index_map = {}
for i, num in enumerate(nums):
    if num not in index_map:
        index_map[num] = []
    index_map[num].append(i)
print(index_map)  # 输出: {10: [0], 20: [1, 3], 30: [2]}

（3）优化查找

字典的查找时间复杂度为 O(1)，适合用于优化查找问题。

示例：两数之和

给定一个数组和一个目标值，找到数组中两个数的和等于目标值的索引。

def two_sum(nums, target):
    num_map = {}
    for i, num in enumerate(nums):
        complement = target - num
        if complement in num_map:
            return [num_map[complement], i]
        num_map[num] = i
    return []

nums = [2, 7, 11, 15]
target = 9
print(two_sum(nums, target))  # 输出: [0, 1]

（4）前缀和与哈希表结合

字典常用于记录前缀和及其索引，解决子数组和问题。

示例：寻找和为 k 的最长子数组

def max_subarray_length(nums, k):
    prefix_sum = {0: -1}  # 初始化前缀和为 0 的索引为 -1
    current_sum = 0
    max_length = 0
    for i, num in enumerate(nums):
        current_sum += num
        if current_sum - k in prefix_sum:
            max_length = max(max_length, i - prefix_sum[current_sum - k])
        if current_sum not in prefix_sum:
            prefix_sum[current_sum] = i
    return max_length

nums = [1, -1, 5, -2, 3]
k = 3
print(max_subarray_length(nums, k))  # 输出: 4

（5）去重

字典的键是唯一的，可以用于去重。

示例：列表去重

nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
unique_nums = list(dict.fromkeys(nums))
print(unique_nums)  # 输出: [1, 2, 3]

3. 字典的高级用法

（1）默认字典（defaultdict）

defaultdict 是 collections 模块中的一个类，可以为字典设置默认值。

示例：统计字符频率

from collections import defaultdict

s = "hello"
freq = defaultdict(int)
for char in s:
    freq[char] += 1
print(freq)  # 输出: defaultdict(<class 'int'>, {'h': 1, 'e': 1, 'l': 2, 'o': 1})

（2）计数器（Counter）

Counter 是 collections 模块中的一个类，专门用于统计频率。

示例：统计列表中元素的频率

from collections import Counter

nums = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
freq = Counter(nums)
print(freq)  # 输出: Counter({3: 3, 2: 2, 1: 1})

（3）有序字典（OrderedDict）

OrderedDict 是 collections 模块中的一个类，可以保持字典的插入顺序。

示例：保持插入顺序

from collections import OrderedDict

d = OrderedDict()
d['a'] = 1
d['b'] = 2
d['c'] = 3
print(d)  # 输出: OrderedDict([('a', 1), ('b', 2), ('c', 3)])

4. 注意事项

• 字典的键必须是 不可变类型（如整数、字符串、元组）。
• 字典的查找和插入操作的时间复杂度是 O(1)，但空间复杂度较高。
• 在蓝桥杯竞赛中，合理使用字典可以大幅优化代码性能。