在 Python 中，字典是一种基于键值对（key-value pairs）的数据结构，能够高效地进行数据映射(data mapping)和快速查找（efficient lookup）。字典以无序（unordered）形式存储数据，每个键必须是不可变且可哈希的（immutable and hashable），而值可以是任意对象。下面将详细讲解字典的创建、访问、常用操作以及高级用法(Common Operations and Advanced Applications)。

1. 字典的基本概念

示例代码：

# 定义一个表示学生基本信息的字典
student = {
    "name": "Alice",
    "age": 21,
    "major": "Computer Science"
}

提示： "name"、"age"、"major" 都是键，分别映射到相应的值
选择合适的键（key）能提高代码的可读性和维护性。(enhance code readability and maintainability)

2. 字典的创建与初始化

字典可以通过多种方式创建(a multitude of methods)，下面列举几种常见方法：

• 使用大括号 {}

scores = {"Math": 95, "Physics": 90, "Chemistry": 88}

• 使用 dict() 构造函数

info = dict(name="Bob", city="New York", age=25)

• 字典推导式（dictionary comprehension）

# 创建键为数字，值为数字平方的字典 
squares = {x: x**2 for x in range(1, 6)} # 结果：{1: 1, 2: 4, 3: 9, 4: 16, 5: 25}

小技巧： 字典推导式不仅语法简洁，还能用于过滤和转换数据(Filter and Transform Data)。

3. 访问与操作字典

3.1 访问字典元素

• 使用索引操作符

print(scores["Math"]) # 输出：95

• 注意：若键不存在会抛出 KeyError
• (A KeyError will be raised if the key does not exist)
• 使用 get() 方法

print(scores.get("Biology", "Not Found")) # 键不存在时返回默认值

3.2 修改和添加元素

• 修改已有键的值： scores["Math"] = 98
• 添加新键值对： scores["Biology"] = 92

3.3 删除字典中的元素

• 使用 pop() 删除指定键并返回其值：

math_score = scores.pop("Math")

• 使用 popitem() 删除最后插入的键值对（Python 3.7+）：

last_item = scores.popitem()

注意： 修改和删除操作会改变字典的结构，请谨慎操作。

4. 遍历字典

遍历字典时，可以使用 for 循环轻松访问每个键、值或键值对：

• 遍历键：

for key in student: print(key, "->", student[key])

• 遍历键值对：

for key, value in student.items(): print(f"{key} -> {value}")

建议： 在处理大量数据时，遍历字典能够帮助你逐步处理每个数据项
(Iterating through a dictionary enables you to process each data item step by step)

5. 字典的高级用法

5.1 合并字典

• 使用 update() 方法

extra_scores = {"English": 85, "History": 90} scores.update(extra_scores)

• Python 3.9+ 合并运算符 |

dict1 = {"a": 1, "b": 2} dict2 = {"b": 3, "c": 4} merged = dict1 | dict2 # 结果：{"a": 1, "b": 3, "c": 4}

5.2 字典推导式的灵活应用

• 过滤字典中的数据

# 仅保留分数大于80的科目 
high_scores = {subject: score for subject, score in scores.items() if score > 80}

5.3 嵌套字典（Nested Dictionary）

• 存储更复杂的数据结构

students = { "Alice": {"age": 21, "major": "Computer Science"}, "Bob": {"age": 22, "major": "Mathematics"} } 
print(students["Alice"]["major"]) 
# 输出：Computer Science 嵌套字典适用于描述具有层次关系的数据，如数据库记录或配置文件。

通过以上详细讲解, 对Python 字典的创建、访问、遍历和高级用法应该有了深入了解。