第 1-10 课：字典
一、本课目标
完成本课后，你应该能够：
- 解释键值对是什么；
- 创建字典和空字典；
- 使用键读取字典中的值；
- 使用
get()安全读取数据； - 添加和修改键值对；
- 使用
pop()、del和clear()删除数据； - 使用
keys()、values()和items()； - 遍历字典的键、值和键值对；
- 使用嵌套字典表达分组配置；
- 使用列表保存多个字典记录；
- 理解字典键的基本限制；
- 判断列表、元组和字典的适用场景。
二、前置知识
开始本课前，你应该已经掌握：
- 字符串、数字和布尔值；
- 列表与元组；
if条件判断；for循环；in成员判断；- f-string 格式化输出。
三、为什么需要字典
上一课可以使用元组保存 Agent 配置：
agent_config = ("gpt-5", 0.7, 2000, True)
读取配置时依赖固定位置：
model_name = agent_config[0]
temperature = agent_config[1]
代码阅读者必须记住每个位置的含义。
字典（Dictionary，类型名为 dict）使用名称描述每一项数据：
agent_config = {
"model": "gpt-5",
"temperature": 0.7,
"max_tokens": 2000,
"enabled": True,
}
读取时直接使用字段名称：
print(agent_config["model"])
print(agent_config["temperature"])
这种代码更容易理解，也适合表达配置、用户、产品和接口数据。
四、键值对
字典中的每一项由键和值组成，称为键值对（Key-Value Pair）：
"model": "gpt-5"
- 键（Key）：
"model"，用于定位数据； - 值（Value）：
"gpt-5"，是真正保存的数据。
键和值之间使用英文冒号 :，多个键值对之间使用英文逗号分隔。
五、创建字典
5.1 创建包含数据的字典
agent_config = {
"model": "gpt-5",
"temperature": 0.7,
"max_tokens": 2000,
"enabled": True,
}
多行字典的最后一个键值对后保留逗号，是常见的代码风格，便于以后增加字段和查看 Git 差异。
5.2 创建空字典
empty_config = {}
也可以写成：
empty_config = dict()
初学阶段优先使用 {}。
5.3 查看类型与长度
print(type(agent_config))
print(len(agent_config))
len() 返回键值对数量。
六、使用方括号读取值
model_name = agent_config["model"]
方括号中写的是键，不是数字位置。
如果键不存在：
agent_config["timeout"]
会产生 KeyError，中文可以理解为“指定键不存在”。
适用场景：确定该键必须存在，缺少时应当暴露错误。
七、使用 get() 安全读取
timeout = agent_config.get("timeout")
键不存在时，默认返回 None，不会产生 KeyError。
None 表示“没有值”或“空值”，它是 Python 中一个特殊对象，不是字符串 "None"。
可以设置默认值：
timeout = agent_config.get("timeout", 30)
如果 timeout 不存在，返回整数 30。
需要注意：get() 返回默认值不会自动把这个键写入字典。
八、判断键是否存在
in 用于判断字典中是否存在指定键：
if "model" in agent_config:
print(agent_config["model"])
判断不存在：
if "timeout" not in agent_config:
print("尚未配置超时时间")
默认情况下，in 检查的是键，不是值：
print("model" in agent_config) # True
print("gpt-5" in agent_config) # False
九、添加和修改键值对
字典是可变对象，可以添加和修改数据。
9.1 添加新键
agent_config["timeout"] = 30
如果键原来不存在，就会新增。
9.2 修改已有键
agent_config["temperature"] = 0.3
如果键已经存在，就会覆盖旧值。
相同语法会根据键是否存在决定“新增”还是“修改”。
十、使用 update() 更新多个字段
agent_config.update({
"temperature": 0.2,
"timeout": 60,
})
update() 会：
- 修改已存在的键；
- 添加不存在的键。
它直接修改原字典，通常不返回更新后的字典。
十一、删除键值对
11.1 pop() 删除并返回值
removed_timeout = agent_config.pop("timeout")
键不存在时会产生 KeyError。可以提供默认值：
removed_timeout = agent_config.pop("timeout", None)
这样键不存在时返回 None。
11.2 del 删除指定键
if "timeout" in agent_config:
del agent_config["timeout"]
del 不返回被删除的值。
11.3 clear() 清空字典
agent_config.clear()
字典变量仍然存在，但键值对数量变为 0。
十二、获取键、值和键值对
12.1 keys()
config_keys = agent_config.keys()
得到所有键。
12.2 values()
config_values = agent_config.values()
得到所有值。
12.3 items()
config_items = agent_config.items()
得到所有键值对。遍历字典时最常用。
这些方法返回的是字典视图（Dictionary View），不是普通列表。现阶段可以直接遍历；确实需要列表时，可以使用 list() 转换。
十三、遍历字典
13.1 遍历键
for key in agent_config:
print(key)
也可以明确写成：
for key in agent_config.keys():
print(key)
13.2 遍历值
for value in agent_config.values():
print(value)
13.3 同时遍历键和值
for key, value in agent_config.items():
print(f"{key}：{value}")
items() 每次提供一个包含键和值的二元素元组，再通过元组解包分别交给 key 和 value。
十四、字典是否有顺序
现代 Python 字典会保留键值对的插入顺序。
config = {
"model": "gpt-5",
"temperature": 0.7,
"enabled": True,
}
遍历时通常按照写入顺序得到这些键。
但是字典的核心用途仍然是“通过键查找值”，不应依赖数字索引访问。字典不支持：
config[0]
除非数字 0 本身就是一个真实的键。
十五、字典键必须唯一
一个字典中不能同时存在两个相同的键：
config = {
"model": "gpt-5",
"model": "o3",
}
后面的值会覆盖前面的值，最终 model 是 "o3"。
因此，字典不能依靠重复键保存多条同名记录。
十六、什么数据可以作为键
字典键必须是可哈希（Hashable）的对象。初学阶段可以记住：常见不可变类型通常可以作为键。
常见可用键：
- 字符串；
- 整数；
- 浮点数；
- 布尔值；
- 只包含不可变元素的元组。
列表不能作为键：
invalid_dict = {["Python", "FastAPI"]: "工具"}
会产生 TypeError，因为列表可变。
实际业务中最常用字符串键，含义清晰，也方便与 JSON 和接口数据对应。
十七、嵌套字典
字典的值可以是另一个字典：
agent_config = {
"model": {
"name": "gpt-5",
"temperature": 0.7,
},
"runtime": {
"timeout": 30,
"enabled": True,
},
}
读取嵌套值：
model_name = agent_config["model"]["name"]
timeout = agent_config["runtime"]["timeout"]
第一组方括号取得内部字典，第二组方括号从内部字典读取数据。
嵌套层级过深会降低可读性。真实项目应根据业务结构合理分组。
十八、列表中保存字典
如果要保存多个 Agent，可以使用列表存放多个字典：
agents = [
{"name": "代码助手", "model": "gpt-5", "enabled": True},
{"name": "搜索助手", "model": "o3", "enabled": False},
]
遍历：
for agent in agents:
print(f"{agent['name']}：{agent['model']}")
可以理解为：
- 列表负责保存多条记录；
- 每个字典负责描述一条记录的字段。
这种结构在接口返回的 JSON 数据中非常常见。
十九、字典中保存列表
字典的值也可以是列表：
agent = {
"name": "代码助手",
"tools": ["搜索", "计算", "写作"],
}
添加一个工具：
agent["tools"].append("代码执行")
这里先读取 tools 对应的列表，再调用列表的 append()。
二十、字典复制
直接赋值不会创建独立字典：
original_config = {"model": "gpt-5"}
alias_config = original_config
alias_config["model"] = "o3"
两个变量会看到同一个修改结果。
简单字典可以使用 copy()：
copied_config = original_config.copy()
copied_config["model"] = "o3"
这仍然是浅复制。字典内部如果包含列表或字典，内部对象仍可能共享。深复制属于进阶内容。
二十一、列表、元组和字典如何选择
列表
适合保存多个同类、有顺序、数量可能变化的数据：
tools = ["搜索", "计算", "写作"]
元组
适合保存固定结构、创建后不希望变化的数据：
position = (116.4, 39.9)
字典
适合保存带字段名称的数据：
agent = {"name": "代码助手", "model": "gpt-5"}
真实程序通常会组合使用三种结构。
二十二、运行本课示例
在 PowerShell 中执行：
cd D:\Code\Python\01_python基础\1_10_字典
python dictionaries.py
示例无需用户输入，会展示字典的创建、读取、增删改查、遍历、嵌套和复制。
二十三、常见错误
23.1 使用不存在的键
确定键不一定存在时，可以使用 get() 或先使用 in 判断。
23.2 误以为 in 检查值
默认情况下，in 检查的是键。
23.3 字典键重复
相同键只能保留一个值，后面的值会覆盖前面的值。
23.4 使用列表作为键
列表可变，不能作为字典键。
23.5 遍历时直接修改字典大小
遍历字典期间直接添加或删除键，可能产生运行错误。需要修改结构时，可以先记录目标，循环结束后再修改。
23.6 直接赋值误认为复制
backup = original 不会创建独立字典。
二十四、课堂练习
打开 practice.py，完成“Agent 配置管理器”。
运行命令：
python practice.py
练习会要求你创建配置、读取默认值、修改字段、删除字段、遍历数据，并处理嵌套字典和 Agent 列表。
二十五、思考题
- 字典与元组相比，读取配置时有什么优势？
- 方括号读取与
get()有什么区别？ in默认判断字典的键还是值？- 为什么字典键必须唯一？
- 为什么列表不能作为字典键？
items()遍历时为什么可以使用两个变量？- 列表中保存字典适合表达什么数据？
二十六、本课小结
- 字典使用键值对保存数据；
- 键用于定位数据，值是真正保存的内容；
- 方括号适合读取必须存在的键；
get()可以安全读取并提供默认值；- 字典是可变对象，可以增删改键值对；
keys()、values()、items()提供不同遍历方式；- 键必须唯一且可哈希；
- 字典可以嵌套，也可以与列表组合；
- 字段明确的数据通常适合使用字典。
二十七、验收标准
- 能创建字典和空字典；
- 能使用方括号和
get()读取值； - 能安全添加、修改和删除键值对；
- 能判断键是否存在；
- 能遍历键、值和键值对；
- 能使用嵌套字典；
- 能使用列表保存多个字典；
- 能解释常见字典键限制；
- 能完成并运行
practice.py； - 能回答七道思考题。