Bi-Dictionary库-双向字典介绍

【导语】：本文介绍了Bi-Dictionary 库，即“Bi-directional Dictionary”双向字典，顾名思义，该库基于Python中的字典增加了由“值”访问键的功能，开发者可以通过值来反向查找键，使得处理字典更加方便。同时，该库也引起了 Python 之父 Guido 的注意，因此，很有必须学习Bi-Dictionary 库。

简介

字典是Python中最常见的数据结构之一，在日常开发中使用的频率很高。字典由一些键值对构成，我们只能通过键访问值，但是无法通过值访问键。目前有一个第三方库很好的解决了这个问题 - Bi-Dictionary，通过使用它，我们可以由值访问键。该库甚至引起了 Python 之父 Guido 的注意，因此这一特性未来可能会被加入到Python语法中。

安装

我们可以使用pip安装bidict库：

 

pip install bidict

 

随后，需要导入该库才能使用：

 

from bidict import bidict

 

简单使用

初步使用

我们首先通过创建一个字典，该字典的键为国家的简称，值为国家的全名，再用bidict初始化这个字典：

country_abbr_bidict = bidict({'USA': 'The United States of America'})

这样，我们只需要使用inverse()方法，就可以通过国家全称获取国家简称了：

 

from bidict import bidict
country_abbr_bidict = bidict({'USA': 'The United States of America'})
shortName = country_abbr_bidict.inverse['The United States of America']
print(shortName)

 

结果为：USA

我们可以对比下原字典和反转后的区别：

 

from bidict import bidict
country_abbr_bidict = bidict({'USA': 'The United States of America'})
print(country_abbr_bidict)
print(country_abbr_bidict.inverse)

 

结果显示，inverse()方法反转了原字典的键值位置：

 

bidict({'USA': 'The United States of America'})
bidict({'The United States of America': 'USA'})

 

为何不使用Python的字典呢？

我们也可以在字典中把键值互换，再存储一份数据，这样也能实现与bidict相同的效果。我们来尝试一下：

 

country_abbr_dict = {
    'USA': 'The United States of America',
    'The United States of America': 'USA'
}

 

如果我们想把USA更新成US，可以使用update()方法，像下面这样：

 

country_abbr_dict.update({
    'US': 'The United States of America',
    'The United States of America': 'US'
})

 

这似乎看起来很完美，但是字典仍然保留了原来的数据：

 

from bidict import bidict
country_abbr_dict = {
    'USA': 'The United States of America',
    'The United States of America': 'USA'
}
country_abbr_dict.update({
    'US': 'The United States of America',
    'The United States of America': 'US'
})
print(country_abbr_dict)

 

在结果中我们可以看到USA也在字典中：

{'USA': 'The United States of America', 'The United States of America': 'US', 'US': 'The United States of America'}

为了避免这个问题，只能定义一个函数：

 

def update(d, key, val):
    oldval = d.pop(key, object())
    d.pop(oldval, None)
    oldkey = d.pop(val, object())
    d.pop(oldkey, None)
    d.update({key: val, val: key})

country_abbr_dict = {
    'USA': 'The United States of America',
    'The United States of America': 'USA'
}
update(country_abbr_dict, 'US', 'The United States of America')
print(country_abbr_dict)

 

这样就可以成功更新字典了：

{'US': 'The United States of America', 'The United States of America': 'US'}

如果使用Bidict，就非常简单了：

 

country_abbr_bidict.inverse['The United States of America'] = 'US'
print(country_abbr_bidict)

 

bidict({'US': 'The United States of America'})

Bidict用起来，明显更方便！

Bidict的其他用途

在查找值之前，传入默认值

Bidict继承了Python字典中的大部分特性。例如，当我们想要通过键访问bidict中的某个值时，可以传入一个默认值。这样，如果bidict中没有该值，就会将默认值作为结果返回。

 

from bidict import bidict
country_abbr_bidict = bidict({
    'US': 'The United States of America',
})
print(country_abbr_bidict.get('AU', 'Australia'))

 

结果就是我们传入的默认值：Australia

加入新的键值对

Bidict加入新键值对的方式与Python的原生字典一样，我们来试试：

 

from bidict import bidict
country_abbr_bidict = bidict({
    'US': 'The United States of America',
})
country_abbr_bidict['AU'] = 'Australia'
country_abbr_bidict['CA'] = 'Canada'
print(country_abbr_bidict)

 

结果为：

bidict({'US': 'The United States of America', 'AU': 'Australia', 'CA': 'Canada'})

检验Bidict中是否有某个特定值

(1)我们可以使用in关键字来检查Bidict中是否有CA:

'CA' in country_abbr_bidict

我们可以得到一个布尔值，表示该键是否存在于Bidict中：True

(2)同样我们也可以检查Bidict中是否有某个值，

'Australia' in country_abbr_bidict.inverse

结果显示Bidict中有该值：True

Pop and Delete方法

除了上述特性外，我们还可以使用Pop and Delete方法。

（1）pop()方法可以从Bidict中弹出键值对

country_abbr_bidict.pop('AU')

会返回该键对应的值：Australia

我们再看看Bidict：country_abbr_bidict

发现里面没有AU这个键值对了：bidict({'US': 'The United States of America', 'CA': 'Canada'})

（2）delete()方法可以通过键或者值的方式删除键值对

 

del country_abbr_bidict.inverse['Canada']
print(country_abbr_bidict)

 

结果显示删除成功：bidict({'US': 'The United States of America'})

约束

Python的设计理念是当程序出现错误时，一定要显示出来，Bidict的设计也遵循了这一点。Bidict的一个约束是键、值都要唯一，这是因为值也有可能会被当作键使用。因此，当我们想在Bidict中加入一个新的键值对（该键值对的值已经被其他键使用），就会报错。例如，我们想把US - The United States of America加入Bidict中，但是原字典中已有USA - The United States of America了：

 

from bidict import bidict
country_abbr_bidict = bidict({
    'USA': 'The United States of America',
})
country_abbr_bidict['US'] = 'The United States of America'

 

会产生如下错误：

 

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Documents/其他资料/pythonprojects/01practice/app.py", line 5, in 
    country_abbr_bidict['US'] = 'The United States of America'
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_bidict.py", line 67, in __setitem__
    self.put(key, val, on_dup=self.on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_bidict.py", line 93, in put
    self._update([(key, val)], on_dup=on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_base.py", line 455, in _update
    dedup_result = self._dedup(key, val, on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_base.py", line 350, in _dedup
    raise ValueDuplicationError(val)
bidict.ValueDuplicationError: The United States of America

 

我们可以使用forceput()方法来避免这一错误：country_abbr_bidict.forceput('USA', 'The United States of America')

但是，如果出现了两个键的值相同这种情况，该方法会把原来的键覆盖：bidict({'US': 'The United States of America'})

其他特性

更新多个键值对

putall()方法可以同时加入多个键值对到Bidict中，但传入的参数必须是可迭代的。

 

country_abbr_bidict.putall([
    ('AU', 'Australia'),
    ('CA', 'Canada')
])
print(country_abbr_bidict)

 

结果显示加入成功：bidict({'USA': 'The United States of America', 'AU': 'Australia', 'CA': 'Canada'})

当某个键值对无法传入时，那么其他键值对也无法传入：

 

country_abbr_bidict = bidict({'US': 'United States of America'})
country_abbr_bidict.putall([
    ('AU', 'Australia'),
    ('CA', 'Canada'),
    ('US', 'The United States of America')
])

 

这里出现了报错：

 

Traceback (most recent call last):
  File "F:/Documents/其他资料/pythonprojects/01practice/app.py", line 3, in 
    country_abbr_bidict.putall([
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_bidict.py", line 179, in putall
    self._update(items, on_dup=on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_base.py", line 443, in _update
    target._update(arg, kw, rbof=False, on_dup=on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_base.py", line 455, in _update
    dedup_result = self._dedup(key, val, on_dup)
  File "F:pythonlibsite-packagesidict\_base.py", line 343, in _dedup
    raise KeyDuplicationError(key)
bidict.KeyDuplicationError: US

 

而其他键值对也没有传入到Bidict中：bidict({'US': 'United States of America'})

forceupdate()方法的优先级

如果我们想使用该方法传入多个键值对，对Bidict进行更新，那么就要注意传入数据的先后顺序了。

如果把USA放到最后，那么最终Bidict就会使用该键：

 

country_abbr_bidict = bidict({'US': 'United States of America'})
country_abbr_bidict.forceupdate([
    ('US', 'The United States of America'),
    ('USA', 'The United States of America')
])

 

结果为：bidict({'USA': 'The United States of America'})

如果把US放到最后，那么字典就会将US作为键。

 

country_abbr_bidict.forceupdate([
    ('USA', 'The United States of America'),
    ('US', 'The United States of America')
])
print(country_abbr_bidict)

 

结果为：bidict({'US': 'The United States of America'})

与其他数据结构交互

Bidict可以转换为其他数据结构，反之亦然。例如，我们可以把Bidict转换为字典：dict(country_abbr_bidict)

结果为：{'US': 'United States of America'}

我们再把字典转换为Bidict: bidict(dict(country_abbr_bidict))

结果为：bidict({'US': 'United States of America'})

结论

在本文中，我介绍了Bi-Dictionary库-双向字典，也称为Bidict。它不仅改进了Python字典的缺点，而且遵循了Python的设计原则。非常值得学习！