Python及C++中的字典

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一、Python中的字典

（一）基本概念

• 字典（dict）是Python中一种可变容器模型，用于存储键值对（key:value）。字典的键必须是不可变类型（如字符串、数字或元组），而值可以是任意类型。
• 字典的特点：
  • 键是唯一的。
  • 无序（在Python 3.7之前是无序的，3.7及以后版本在实现上保持了插入顺序，但不应依赖此特性进行有序操作）。
  • 基于哈希表实现，查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为O(1)。

（二）创建字典

1. 直接使用花括号创建

   empty_dict = {}  # 创建一个空字典
   my_dict = {"name": "Alice", "age": 25, "is_student": False}
   

2. 使用dict函数创建

   • 通过键值对列表创建：

     dict_from_pairs = dict([("key1", "value1"), ("key2", "value2")])
     

   • 通过关键字参数创建：

     dict_from_kwargs = dict(key1="value1", key2="value2")
     

（三）访问和操作字典

1. 访问元素

   • 使用dict[key]访问值：

     print(my_dict["name"])  # 输出Alice
     

     如果键不存在，会抛出KeyError异常。
   • 使用get()方法访问值：

     print(my_dict.get("age"))  # 输出25
     print(my_dict.get("gender", "Unknown"))  # 输出Unknown，因为gender键不存在
     

2. 添加和修改元素

   • 添加键值对：

     my_dict["gender"] = "Female"
     

   • 修改键值对：

     my_dict["age"] = 26
     

3. 删除元素

   • 使用del语句删除键值对：

     del my_dict["is_student"]
     

   • 使用pop()方法删除键值对并返回值：

     value = my_dict.pop("age", None)  # 删除age键，并将对应的值赋给value
     

   • 使用clear()方法清空字典：

     my_dict.clear()
     

4. 检查键是否存在

   • 使用in关键字：

     if "name" in my_dict:
         print("Key exists")
     

（四）遍历字典

1. 遍历键

   for key in my_dict:
       print(key)
   

2. 遍历值

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

3. 同时遍历键和值

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

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二、C++中的std::map

（一）基本概念

• std::map是C++标准模板库（STL）中的一种关联容器，用于存储键值对。它基于红黑树实现，保证了键的唯一性。
• 特点：
  • 键是唯一的。
  • 有序，键会按照升序排列。
  • 查找、插入和删除操作的时间复杂度为O(log n)。

（二）创建std::map

1. 直接初始化

   #include <map>
   #include <iostream>
   using namespace std;
   
   int main() {
       map<int, string> my_map = {{1, "Alice"}, {2, "Bob"}};
       return 0;
   }
   

2. 使用insert()方法

   my_map.insert(pair<int, string>(3, "Charlie"));
   

（三）访问和操作std::map

1. 访问元素

   • 使用operator[]访问值：

     cout << my_map[1] << endl;  // 输出Alice
     

     如果键不存在，operator[]会自动插入一个默认构造的值。
   • 使用at()方法访问值：

     cout << my_map.at(2) << endl;  // 输出Bob
     

     如果键不存在，at()会抛出std::out_of_range异常。

2. 添加和修改元素

   • 添加键值对：

     my_map[3] = "Charlie";
     

   • 修改键值对：

     my_map[1] = "Alice Updated";
     

3. 删除元素

   • 使用erase()方法删除键值对：

     my_map.erase(1);
     

   • 使用clear()方法清空整个map：

     my_map.clear();
     

4. 检查键是否存在

   • 使用find()方法：

     if (my_map.find(2) != my_map.end()) {
         cout << "Key exists" << endl;
     }
     

（四）遍历std::map

1. 使用迭代器遍历

   for (auto it = my_map.begin(); it != my_map.end(); ++it) {
       cout << it->first << " " << it->second << endl;
   }
   

2. 使用C++11范围for循环

   for (const auto& pair : my_map) {
       cout << pair.first << " " << pair.second << endl;
   }
   

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三、C++中的std::unordered_map

（一）基本概念

• std::unordered_map也是C++标准模板库（STL）中的一种关联容器，用于存储键值对。它基于哈希表实现，保证了键的唯一性。
• 特点：
  • 键是唯一的。
  • 无序，键值对的存储顺序是随机的。
  • 查找、插入和删除操作的平均时间复杂度为O(1)。

（二）创建std::unordered_map

1. 直接初始化

   #include <unordered_map>
   #include <iostream>
   using namespace std;
   
   int main() {
       unordered_map<int, string> my_umap = {{1, "Alice"}, {2, "Bob"}};
       return 0;
   }
   

2. 使用insert()方法

   my_umap.insert(pair<int, string>(3, "Charlie"));
   

（三）访问和操作std::unordered_map

1. 访问元素

   • 使用operator[]访问值：

     cout << my_umap[1] << endl;  // 输出Alice
     

     如果键不存在，operator[]会自动插入一个默认构造的值。
   • 使用at()方法访问值：

     cout << my_umap.at(2) << endl;  // 输出Bob
     

     如果键不存在，at()会抛出std::out_of_range异常。

2. 添加和修改元素

   • 添加键值对：

     my_umap[3] = "Charlie";
     

   • 修改键值对：

     my_umap[1] = "Alice Updated";
     

3. 删除元素

   • 使用erase()方法删除键值对：

     my_umap.erase(1);
     

   • 使用clear()方法清空整个unordered_map：

     my_umap.clear();
     

4. 检查键是否存在

   • 使用find()方法：

     if (my_umap.find(2) != my_umap.end()) {
         cout << "Key exists" << endl;
     }
     

（四）遍历std::unordered_map

1. 使用迭代器遍历

   for (auto it = my_umap.begin(); it != my_umap.end(); ++it) {
       cout << it->first << " " << it->second << endl;
   }
   

2. 使用C++11范围for循环

   for (const auto& pair : my_umap) {
       cout << pair.first << " " << pair.second << endl;
   }
   

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