Python 資料結構 – 字典（dict）

建立、取值、刪除

簡介

在 Python 中，字典（dict） 是最常用的可變容器之一。它以「鍵‑值」的形式儲存資料，提供 O(1) 的查詢與更新效能，適合用來做快速的資料對應、設定管理、統計計算等工作。無論是處理 API 回傳的 JSON、建立映射表，或是實作簡易的快取機制，字典都是不可或缺的工具。

本篇文章聚焦於 字典的三大基本操作：建立、取值、刪除。透過淺顯易懂的說明與實用範例，讓剛踏入 Python 的新手能快速上手，同時提供中級開發者在實務專案中提升程式碼品質的技巧。

核心概念

1. 建立字典

字典可以用多種方式產生，最常見的是使用大括號 {} 或 dict() 建構子。

# 方式一：直接使用大括號，鍵值對以冒號分隔，項目之間以逗號分隔
person = {
    "name": "Alice",
    "age": 28,
    "city": "Taipei"
}
print(person)          # {'name': 'Alice', 'age': 28, 'city': 'Taipei'}

# 方式二：使用 dict()，適合鍵是合法的變數名稱時
config = dict(host="localhost", port=3306, debug=True)
print(config)          # {'host': 'localhost', 'port': 3306, 'debug': True}

# 方式三：從可迭代的 (key, value) 兩元組建立
pairs = [("apple", 3), ("banana", 5), ("orange", 2)]
fruit_qty = dict(pairs)
print(fruit_qty)       # {'apple': 3, 'banana': 5, 'orange': 2}

小技巧：若鍵是字串且符合變數命名規則，使用 dict() 可寫得更簡潔；若鍵包含空格或特殊字元，仍需使用大括號。

2. 取值（存取資料）

2.1 直接索引

# 直接使用鍵取得值，若鍵不存在會拋出 KeyError
age = person["age"]
print(age)             # 28

2.2 `get()` 方法

# 使用 get() 可提供預設值，避免例外
salary = person.get("salary", 0)   # 若不存在回傳 0
print(salary)          # 0

2.3 檢查鍵是否存在

if "city" in person:
    print("城市資訊:", person["city"])
else:
    print("沒有城市資訊")

2.4 取得所有鍵、值或鍵值對

keys = person.keys()          # dict_keys(['name', 'age', 'city'])
values = person.values()      # dict_values(['Alice', 28, 'Taipei'])
items = person.items()        # dict_items([('name', 'Alice'), ('age', 28), ('city', 'Taipei')])

for k, v in items:
    print(f"{k} => {v}")

3. 刪除元素

3.1 `del` 關鍵字

# 刪除特定鍵值對，若鍵不存在會拋出 KeyError
del person["city"]
print(person)          # {'name': 'Alice', 'age': 28}

3.2 `pop()` 方法

# pop() 會回傳被刪除的值，且允許設定預設值
removed_age = person.pop("age")
print(removed_age)     # 28
print(person)          # {'name': 'Alice'}

# 若鍵不存在且未提供預設值，仍會拋出 KeyError
# person.pop("gender")   # KeyError

3.3 `popitem()` 方法

# popitem() 會隨機（Python 3.7+ 為 LIFO）移除最後加入的鍵值對
fruit_qty["grape"] = 7
last_item = fruit_qty.popitem()
print(last_item)       # ('grape', 7)
print(fruit_qty)       # {'apple': 3, 'banana': 5, 'orange': 2}

3.4 清空整個字典

person.clear()
print(person)          # {}

常見陷阱與最佳實踐

陷阱	說明	建議的寫法
KeyError	直接使用 `dict[key]` 時，如果鍵不存在會拋出例外。	使用 `dict.get(key, default)` 或先檢查 `if key in dict`。
可變物件作為鍵	只能使用不可變（hashable）物件作為鍵，如字串、數字、tuple。	切勿把 list、dict 本身作為鍵；若需要複雜鍵，可使用 `frozenset` 或自訂的 `__hash__`。
共享同一個預設字典	使用 `dict.setdefault()` 時，若預設值是可變物件，所有鍵會共享同一個實例。	使用 `defaultdict`（`collections` 模組）或在 `setdefault` 中傳入 `copy.deepcopy`。
迭代時同時修改字典	在遍歷 `dict` 時直接刪除或新增鍵會拋出 `RuntimeError`。	先把鍵列成清單 `for k in list(d):` 再操作，或使用 `dict comprehension`。
字典順序的誤解	Python 3.6 之後字典保持插入順序，但仍不保證排序。	若需要排序結果，使用 `sorted(d.items())` 或 `collections.OrderedDict`。

最佳實踐：

使用 dict.get() 取代直接索引，提升容錯性。
Prefer defaultdict 當需要自動建立預設容器（list、set 等）。
避免在迭代時改變字典，改用 list(d) 或 dict.copy()。
保持鍵的不可變性，確保字典的雜湊穩定。
寫測試：對於關鍵的查詢或刪除邏輯，加入單元測試以防止 KeyError 或資料遺失。

實際應用場景

API 回傳資料的解析

import json, requests

resp = requests.get("https://api.example.com/user/123")
data = resp.json()               # data 為 dict
username = data.get("username") # 安全取得

設定檔管理

# config.yaml 轉成 dict
import yaml
with open("config.yaml") as f:
    cfg = yaml.safe_load(f)

# 取得設定，若未設定使用預設值
log_level = cfg.get("log_level", "INFO")

統計字詞出現次數

from collections import defaultdict

text = "Python 是一門易學且功能強大的程式語言".split()
counter = defaultdict(int)
for word in text:
    counter[word] += 1

print(counter)   # defaultdict(<class 'int'>, {'Python': 1, '是': 1, ...})

快取（Cache）實作

cache = {}

def get_user(id):
    if id in cache:
        return cache[id]          # 直接回傳快取
    # 否則從資料庫取得
    user = query_db(id)
    cache[id] = user
    return user

資料關聯映射

# 商品編號 ↔ 商品資訊
products = {
    101: {"name": "筆記型電腦", "price": 35000},
    102: {"name": "手機", "price": 12000},
}

pid = 101
print(f"商品名稱: {products[pid]['name']}, 價格: {products[pid]['price']}")

總結

字典是 Python 中最核心、最彈性的資料結構之一。透過建立、取值、刪除這三個基本操作，我們可以快速完成資料的映射、設定管理與即時查詢。掌握了 dict 的正確使用方式，並留意常見的陷阱與最佳實踐，能讓程式碼更安全、效能更佳，也為日後處理更複雜的資料結構奠定堅實基礎。

實務建議：在新專案中，先規劃好字典的鍵與值的類型，盡量使用不可變鍵，並透過 get()、defaultdict 或 setdefault 來避免不必要的 KeyError。在需要保持順序或排序的情況下，考慮使用 OrderedDict 或在取值後自行排序。

祝你在 Python 的世界裡玩得開心，將字典運用得爐火純青！ 🚀