python编程 ：第十四节课：有“标签”的数据 – 字典 (Dictionary)

第十四课：有“标签”的数据 – 字典 (Dictionary)

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 理解“字典”的概念：一种通过“标签”（键 Key）来查找对应“值”（Value）的数据结构。
  • 理解字典和列表的区别：列表按顺序（索引）查找，字典按标签（键）查找。
  • 学会创建字典 {}。
  • 掌握如何通过“键”来访问、修改字典里的“值”。
  • 学习向字典中添加新的“键值对”。
  • 学习从字典中删除“键值对”。
  • 学会获取字典中所有的“键”、“值”或“键值对”。
  • 学习使用 in 运算符检查字典中是否存在某个“键”。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 快速回顾列表的使用（通过索引找数据）和函数的定义调用。
• 提出问题: 老师提问：“我们用列表存储了一系列的分数 [85, 92, 78]。如果我想知道某个同学（比如‘小明’）的分数是多少，我怎么知道 85 分是小明的呢？我们不能直接用名字去列表里找，列表只能用索引找。”
• 引出字典: 在现实生活中，我们有很多数据是有关联的，比如：每个学生的学号对应一个名字，每种商品有一个名字对应一个价格，每个单词对应它的解释。列表用数字编号来找东西，但如果我想用一个有意义的“标签”（比如名字、学号、商品名）来找到它关联的数据，就需要一种新的数据结构——字典 (Dictionary)。字典就像一本真正的字典，通过查找单词（键），找到对应的解释（值）。

2. 什么是字典？如何创建？ (15 分钟)

• 概念: 字典是无序的（在较老的 Python 版本中是无序的，新版本有顺序，但我们通常不依赖它的顺序），由一系列“键值对” (Key-Value Pair) 组成。每个“键”是唯一的，通过“键”可以快速找到它对应的“值”。
• 打个比方: 字典就像：
  • 电话簿：名字 (键) → 电话号码 (值)。
  • 班级花名册：学号 (键) → 学生信息 (值)。
  • 菜单：菜名 (键) → 价格 (值)。
• 创建语法: 使用花括号 {} 来创建字典。每个键值对写成 键: 值 的形式，不同的键值对之间用逗号 , 分隔。

  # 创建一个空的字典
  empty_dict = {}
  
  # 创建一个存放学生分数的字典 (键是名字，值是分数)
  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  
  # 创建一个存放商品价格的字典 (键是商品名，值是价格)
  product_prices = {"苹果": 2.5, "面包": 5.0, "鸡蛋": 1.2}
  
  # 字典的键可以是字符串或数字等不可变类型，值可以是任意类型
  my_dict = {"name": "Python", 1: [1, 2, 3], "info": {"version": 3.10}}
  
  # 打印字典
  print(student_scores)
  print(product_prices)
  print(my_dict)
  

• 键的特点: 字典的“键”必须是唯一的，而且必须是不可变的类型（比如字符串、数字、元组）。通常我们用字符串作为键。
• 值的特点: 字典的“值”可以是任意类型，可以重复。

3. 访问和修改字典的值 (15 分钟)

• 访问值: 使用方括号 [] 和对应的键来访问字典里的值。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  print(student_scores["小明"]) # 通过键 "小明" 访问对应的值 85
  print(student_scores["小刚"]) # 通过键 "小刚" 访问对应的值 78
  
  # 如果尝试访问一个不存在的键，会报错！
  # print(student_scores["小丽"]) # 错误！键 "小丽" 不存在
  

• 修改值: 通过键访问到对应的值后，可以直接使用 = 重新赋值来修改。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  print("修改前：", student_scores)
  student_scores["小明"] = 90 # 把 "小明" 的分数改成 90
  print("修改后：", student_scores) # 结果是 {"小明": 90, "小红": 92, "小刚": 78}
  

• 动手实践: 学生创建一个字典（比如记录家庭成员的姓名和年龄），尝试通过姓名访问年龄，并尝试修改其中某个成员的年龄。

4. 往字典里添加和删除“键值对” (15 分钟)

• 添加键值对: 使用方括号 [] 和一个新的键，给它赋予一个值，就可以添加一对新的键值对。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92}
  print("添加前：", student_scores)
  student_scores["小刚"] = 78 # 添加新的键值对 "小刚": 78
  student_scores["小丽"] = 95 # 添加新的键值对 "小丽": 95
  print("添加后：", student_scores) # 结果是 {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78, "小丽": 95}
  

  注意：如果键已经存在，这种方法会直接修改对应的值（和上面的修改操作一样）。

• 删除键值对: 使用 del 关键字加上字典名和要删除的键 字典名[键]。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  print("删除前：", student_scores)
  del student_scores["小红"] # 删除键为 "小红" 的键值对
  print("删除后：", student_scores) # 结果是 {"小明": 85, "小刚": 78}
  
  # 如果尝试删除一个不存在的键，会报错！
  # del student_scores["小芳"] # 错误！
  

  （可选：简单介绍 .pop(键) 方法删除并返回指定键的值：removed_score = student_scores.pop("小刚")）

• 动手实践: 学生创建一个字典，尝试添加新的键值对。 尝试删除字典中的某个键值对。

5. 获取字典的“键”、“值”和“项目” (15 分钟)

• .keys(): 获取字典中所有的键。返回一个“视图对象”，可以转换为列表。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  keys_view = student_scores.keys()
  print(keys_view) # 输出类似 dict_keys(['小明', '小红', '小刚'])
  print(list(keys_view)) # 转换为列表 ['小明', '小红', '小刚']
  

• .values(): 获取字典中所有的值。返回一个“视图对象”，可以转换为列表。

  values_view = student_scores.values()
  print(values_view) # 输出类似 dict_values([85, 92, 78])
  print(list(values_view)) # 转换为列表 [85, 92, 78]
  

• .items(): 获取字典中所有的键值对。每个键值对表示为一个元组 (键, 值)。返回一个“视图对象”，可以转换为列表。

  items_view = student_scores.items()
  print(items_view) # 输出类似 dict_items([('小明', 85), ('小红', 92), ('小刚', 78)])
  print(list(items_view)) # 转换为列表 [('小明', 85), ('小红', 92), ('小刚', 78)]
  

• 检查键是否存在 – in: 使用 in 运算符可以快速检查一个键是否在字典中。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92}
  print("小明" in student_scores) # True
  print("小丽" in student_scores) # False
  
  # 注意：in 默认是检查键，不是检查值
  print(85 in student_scores) # False (检查的是键 85 是否存在)
  print(85 in student_scores.values()) # True (检查值 85 是否存在)
  

• 动手实践: 学生创建一个字典，分别获取它的键、值和键值对，并打印出来。 使用 in 检查某个键是否存在。

6. 遍历字典 (10 分钟)

• 默认遍历 (遍历键): 使用 for 循环直接遍历字典，默认是遍历字典的键。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 92, "小刚": 78}
  print("--- 遍历键 ---")
  for name in student_scores: # name 会依次是 "小明", "小红", "小刚"
      print(name)
  

• 遍历值: 结合 .values() 方法遍历字典的值。

  print("--- 遍历值 ---")
  for score in student_scores.values(): # score 会依次是 85, 92, 78
      print(score)
  

• 遍历键值对: 结合 .items() 方法遍历字典的键值对。在 for 循环中使用两个变量来接收键和值。

  print("--- 遍历键值对 ---")
  for name, score in student_scores.items(): # name 接收键，score 接收值
      print(name, "的分数是", score)
  

• 动手实践: 学生创建一个字典，分别演示如何遍历它的键、值和键值对。

7. 课堂练习 (10 分钟)

让学生独立完成以下练习：

• 练习 1: 创建一个字典，存放你喜欢的 3 种水果的名字和它们的颜色（键是水果名，值是颜色）。
  • 打印出“苹果”的颜色。
  • 向字典中添加一种新的水果和颜色。
  • 删除字典中的“香蕉”。
  • 打印修改后的字典。

    # 在这里创建你的字典
    fruits_color = {"apple": "red", ...}
    # TODO: 访问并打印苹果的颜色
    # TODO: 添加新的水果和颜色
    # TODO: 删除香蕉
    # TODO: 打印最终字典
    

• 练习 2: 创建一个字典，存放一些城市的名字和它们的人口数量。使用 for 循环遍历字典，打印出每个城市的名字和对应的人口数量。
• 练习 3: 创建一个字典，存放商品的名称和价格。让用户输入一个商品名称，如果字典中有这个商品，就打印它的价格；如果商品不存在，就打印“抱歉，我们没有这个商品。”（提示：使用 in 运算符检查键是否存在）。

8. 总结与提问 (5 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：字典的概念（键值对，通过键查找），字典和列表的区别，创建字典 {}，访问/修改值 字典[键]，添加键值对 字典[新键] = 新值，删除键值对 del 字典[键]，获取键/值/项目 (.keys(), .values(), .items())，检查键是否存在 键 in 字典，遍历字典（默认遍历键，遍历值 .values()，遍历键值对 .items()）。
• 提问:
  • 字典和列表有什么主要区别？
  • 字典是用什么符号创建的？列表呢？
  • 如何获取字典 my_dict = {"a": 1, "b": 2} 中键为 “b” 的值？
  • 如何向字典中添加一对新的键值对 “c”: 3？
  • key in my_dict 是检查键还是检查值是否存在？
  • 如何遍历字典，同时获取所有的键和对应的值？
• 答疑: 回答学生问题。

9. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 创建一个字典，存放你同学或家人的英文名字和他们的中文名字。使用 for 循环遍历字典，打印出每一对名字：“[英文名] 的中文名字是 [中文名]”。
• 作业 2: 创建一个字典，存放一些国家的名字和它们的首都是什么。让用户输入一个国家的名字，打印出它的首都。如果用户输入的国家不在字典中，提示用户“抱歉，字典中没有这个国家的信息。”
• 作业 3: 编写一个程序，创建一个字典，存放一些物品的名称和它们的数量。
  • 计算并打印所有物品的总数量。（提示：遍历字典的值并求和）。
  • 找出数量大于 10 的物品，打印它们的名称和数量。
• 作业 4: (选做) 编写一个简单的电话簿程序。使用一个字典来存储姓名和电话号码。提供功能让用户选择：添加联系人、查找联系人（根据姓名查找号码）、删除联系人、显示所有联系人、退出。