Python小酷库系列：bidict，可以双向查询的dict
bidict，可以双向查询的dict
- 基本使用
- 创建双向字典
- 正向查找（key → value）
- 反向查找（value → key）
- 添加新项
- 删除项
- 进阶功能
- 使用 ~ （.inverse）获取逆映射
- 使用 namedbidict 创建具名双向字典
- 批量更新
- 不可变双向映射
bidict 是一个高性能的双向字典库，所谓 双向字典，就是你可以通过键（key）查找值（value），也可以通过值反查键。我们知道，dict中键是唯一的，但值可以重复，而在 bidict 中，键和值都必须唯一，确保映射的双向性。
相比于使用组合使用dict，bidict主要有以下优点：
- 高效的查找操作：bidict 使用哈希表实现，确保键和值的查找操作都具有常数时间复杂度（O(1)），与原生字典相当。
- 内存优化：相比手动维护两个字典（一个正向，一个反向），bidict 通过内部机制共享数据结构，减少冗余存储，提高内存利用率。
- 冲突检测与强制更新：在插入新项时，bidict 会自动检测键或值的重复，防止数据不一致。对于需要覆盖的情况，提供了 forceput 方法，允许强制更新。
- 轻量级实现：bidict 仅依赖 Python 标准库，无需额外安装其他依赖，适合嵌入式或资源受限的环境。
下面我们通过一个例子来实践一下bidict的使用：
现有一组学生信息数据，对于一个学生来说，他的身份证号是唯一的，而学号也是唯一的，数据如下表，这时我们就可以使用“身份证号<->学号“构建一个bidict双向字典。
| 身份证号 | 学号 | 姓名 |
|---|---|---|
| SFZ1001001 | XH101111 | 小赵 |
| SFZ2021011 | XH101112 | 小钱 |
| SFZ3121212 | XH101113 | 小孙 |
| SFZ2231221 | XH101114 | 小李 |
| SFZ4231511 | XH101115 | 小王 |
基本使用
创建双向字典
from bidict import bidict
student_info = bidict({'XH101111': 'SFZ1001001', 'XH101112': 'SFZ2021011''XH101113': 'SFZ3121212', 'XH101114': 'SFZ2231221', 'XH101115': 'SFZ4231511'
})
正向查找（key → value）
print(student_info['XH101111'])
反向查找（value → key）
print(student_info.inverse['SFZ1001001'])
添加新项
student_info['XH101116'] = 'SFZ8223521'
删除项
del student_info['XH101116'])
进阶功能
使用 ~ （.inverse）获取逆映射
student_info_inv = ~student_info
# 等同于 student_info_inv = student_info.inverse
print(student_info_inv['SFZ1001001'])
# 等同于
print(student_info.inverse['SFZ1001001'])
注意：
1、使用 ~ 运算符时，需加括号以确保优先级正确，如 (~student_info)[3]
2、逆映射对象是一个轻量级视图对象，和原字典共享数据。
使用 namedbidict 创建具名双向字典
from bidict import namedbidictStudentInfo = namedbidict('StudentInfo', 'id_number', 'student_number')
student_info = StudentInfo({'XH101111': 'SFZ1001001', 'XH101112': 'SFZ2021011''XH101113': 'SFZ3121212', 'XH101114': 'SFZ2231221', 'XH101115': 'SFZ4231511'
})print(student_info.id_number['SFZ1001001'])
print(student_info.student_number['XH101111'])
批量更新
student_info.update({'XH101116': 'SFZ8223521', 'XH101117': 'SFZ6352329'})
如果需要强制更新（即覆盖已有的键或值），可以使用 forceupdate 方法：
student_info.forceupdate({'XH101111': 'SFZ1001002'})
不可变双向映射
类似于 frozenset，可用于哈希键、函数缓存等场景：
from bidict import frozenbidictfb = frozenbidict({'a': 1, 'b': 2})
print(fb['a'])
print(fb.inverse[2])
# 如果进行新增/更新操作，则会报错
fb['c'] = 3