Python中字典的几个问题

字典由包含键(key)和值(value)的项组成。

# 创建空字典
dic1 = dict()
dic2 = {}  
# 从可迭代对象中创建字典
h = [(str(i), i) for i in range(10)]
dic1 = dict(h)
dic2 = {key: value for key, value in h}  #也叫做字典推导

以上两种方式都可以创建空的字典。基于python对可迭代对象的偏爱，从可迭代对象创建字典也不足为奇。

字典对值的要求可以用一句话做概括，爱咋的咋的，因为字典不会对值做检查，只是建立起一个键值对应关系。
主要的讲究在于键，字典是时间高效性，就是基于键的唯一性(单射)。简单来说，我们可以通过键查询到对应的值，然后返回它，而不用进行逐个扫描。

来分析下这是怎么做到的。
假设我们存了一个数组，包含1到10。有两种存法

• 建立一个10元素的数组，顺序不管，塞进去就完事
• 建立一个10元素的数组，每个元素按顺序存入，第0个是1，第1个是2

现在把这个数组交给别人，问他10在不在里面。
如果是第一种存法，他需要逐个比较每个元素，看看10在不在数组里。第二种存法，直接可以知道10在第9个位置(从0算起)。所以如果能直接得到位置，这样查询操作的复杂度就是O(1)。

扩展下这种思维， 给你一个对象，根据对象算出一个位置，你就把他存在这个位置。这就是Python中集合(set)的做法。
字典跟集合的不同之处在于，字典根据键来算位置，而集合直接用元素来算位置。
现在就可以考虑这个位置怎么算的问题了。我们把算位置的方法叫做哈希函数，给定key,使用hash算得到地址。什么是好的hash，可以参考算法书籍。

我们这里来讨论什么样的对象是可以作为key。
先从应用的角度分析下，什么样的key适合
首先我们比较两个东西，肯定是根据人的主观来比较，比如
a=1, b=1,我们认为值相等就是相同的，而不会依据他们存储的位置是否相同来判断他们是否相等。
所以我们希望所见即所得的方式。这也是为什么eq和hash必须等价。可以通俗的认为， hash是机器看的，eq是人看的。机器的实现逻辑必须按照人的感觉来。

为什么可变对象不可hash：
假设我们硬要对可变对象进行hash。有什么办法可以用

第一，我们对内存地址(id)hash: 用id做为hash不是一个好办法，为啥，如果两个对象的值相等，比如a=[1,2], b=[1,2]。显然我们认为他们是相等的，但是内存地址是显然不相等的，所以两者的hash不相等，这是机器违背了人的直觉，不要。
第二，我们对内容hash: 对内容hash是可以的，而且tuple就是这么做的，似乎没毛病。但是tuple是不可变的，对可变这么做是有问题的，这就牵扯到key的查询过程。

上述的查询过程似乎是一步过程，键算hash，取出对应hash的值。但实际上这种操作没办法检查hash冲突的状况，所以实际上查询过程是两步过程。如下

第一：对查询的键值用哈希函数计算得到一个位置，取出该位置的key。
第二：对比得到的key是否与查询的key相同。
如果相同返回该key对应value，不同就使用解决冲突的办法继续重复上述两步。直到key相等，或者得到的地址为空。
所以为了解决冲突，比较key是否相同是必需的操作

在回头看下用可变对象的内容作为键值会发生什么，
首先建立一个可变对象a和可变对象b， 他们具有相同的内容，将a作为键，存入一个字典元素，此时hash是根据可变对象的内容来算的。
这时候不做改动，a，b作为键都是可以取出对应的值。
现在改变a的内容，此时用a作为键来查询值，hash变化了，因为内容变化了，所以查询失败。那么用b作为键查询会发生什么，b的hash没有变化，对应位置有值，取出该键，接下来比较键是否相等，由于a的内容变化，键存储的是a，此时a不等b，所以查询失败。唯一能查询成功的就是a回退到初始状态，也就是不要改动a，这就相当于不可变对象作为键。

这里还有个问题， 为什么键值会变，这是需要了解字典的存储逻辑。

接下来从函数实现的方面看看Python字典的逻辑。

从实现角度来说并没有实现hash办法的对象是不可hash的，这就意味着不能作为键。

dic[key]的背后逻辑和运行规律是啥
首先，我们使用getitem查询是否存在，
如果查询失败，调用missing处理，
这时候missing会使用default_factory等办法，努力解决不存在键的问题
如果missing也不能为力，就报错。
所以python的备胎机制也是很完善的。

注意备胎missing是专一的， 也就是说他只对getitem的异常进行处理，其他的get，contain方法是不会调用的。这是符合逻辑的，contain的办法本来就是查询存在性的，get方法自带不存在时的反应策略，所以missing办法是不被期待的，但是好像又有点逻辑不一致？？？？？
contain， get， setdefault，

如果我们知道可能不存在键，并且对不存在的键有些想法，比如加入字典。这时候可以用三种策略，
第一：get(key, default)， get可以设置缺省返回值，但是这个返回值不会被放入字典，所以加入字典需要额外操作
第二：setdefault(key, default)，这时候也有返回值，与get的区别是返回值默认被加入字典。这个办法其实已经足够有效，缺点就是代码比较丑
第三：创建defaultdict，这个类在collections当中。该字典会默认处理不存在情况，等价于第二种方法，但是不需要显示调用，直接用dic[key]就可以了