如何在 Python 中检查字典的键是否已排序

简介

在这个实验中，你将学习如何在 Python 中检查字典的键是否已排序。本实验重点介绍如何结合使用 sorted() 函数和 keys() 方法来遍历字典并按排序顺序访问其键。

你将首先创建一个字典，然后使用 my_dict.keys() 来获取一个包含键的视图对象。接着，将这个视图对象传递给 sorted() 函数，该函数会返回一个按字母顺序排序的键列表。最后，你将遍历排序后的键，并打印每个键及其在字典中对应的数值，以此展示如何按特定顺序处理字典的键。

Skills Graph

了解排序后的键

在这一步中，你将学习如何在 Python 中遍历字典，特别关注按排序顺序访问键。Python 中的字典本质上是无序的，这意味着你添加元素的顺序不一定是它们存储的顺序。然而，在某些情况下，你需要按特定顺序（如字母顺序或数字顺序）处理字典的键。

为了实现这一点，你可以结合使用 sorted() 函数和字典的 keys() 方法。keys() 方法返回一个视图对象，该对象显示字典中所有键的列表。然后，sorted() 函数会获取这个键列表，并返回一个按升序排序的新列表。

让我们从一个简单的例子开始。首先，使用 VS Code 编辑器在你的 ~/project 目录中创建一个名为 sort_keys.py 的 Python 文件。

## Create a dictionary
my_dict = {"b": 2, "a": 1, "c": 3}

## Get the keys and sort them
sorted_keys = sorted(my_dict.keys())

## Print the sorted keys
print(sorted_keys)

## Iterate through the dictionary using the sorted keys
for key in sorted_keys:
    print(f"Key: {key}, Value: {my_dict[key]}")

在这段代码中：

• 我们创建了一个名为 my_dict 的字典，其中包含三对键值对。请注意，这些键并非按字母顺序排列。
• 我们使用 my_dict.keys() 来获取一个包含字典键的视图对象。
• 我们将这个视图对象传递给 sorted() 函数，该函数会返回一个按字母顺序排序的键列表。
• 然后，我们遍历 sorted_keys 列表，并打印每个键及其在字典中对应的数值。

要运行这个脚本，请在 VS Code 中打开终端并执行以下命令：

python sort_keys.py

你应该会看到以下输出：

['a', 'b', 'c']
Key: a, Value: 1
Key: b, Value: 2
Key: c, Value: 3

如你所见，现在键是按字母顺序处理的。当你需要以一致且可预测的方式展示或处理字典数据时，这种方法非常有用。

比较 keys() 和 sorted()

在上一步中，你学习了如何结合使用 sorted() 函数和 keys() 方法按排序顺序遍历字典。在这一步，我们将深入探讨直接使用 keys() 和结合使用 sorted() 与 keys() 之间的区别。理解这些区别对于编写高效且易读的 Python 代码至关重要。

keys() 方法返回一个视图对象，它是字典键的动态视图。这意味着如果字典发生变化，视图对象会反映这些变化。然而，视图对象本身不是列表，不能直接进行排序。

另一方面，sorted() 函数返回一个新列表，其中包含可迭代对象中的所有元素，并按升序排列。当你使用 sorted(my_dict.keys()) 时，你会创建一个字典键的新排序列表，而原始字典及其视图对象保持不变。

让我们通过一个例子来说明这一点。使用 VS Code 编辑器打开 ~/project 目录下的 sort_keys.py 文件，并按如下方式修改：

## Create a dictionary
my_dict = {"b": 2, "a": 1, "c": 3}

## Get the keys view object
keys_view = my_dict.keys()

## Print the keys view object
print("Keys view object:", keys_view)

## Print the sorted keys
sorted_keys = sorted(my_dict.keys())
print("Sorted keys:", sorted_keys)

## Modify the dictionary
my_dict["d"] = 4

## Print the keys view object again
print("Keys view object after modification:", keys_view)

## Iterate through the dictionary using the sorted keys
for key in sorted_keys:
    print(f"Key: {key}, Value: {my_dict[key]}")

在这段代码中：

• 我们创建了一个名为 my_dict 的字典。
• 我们使用 my_dict.keys() 获取键的视图对象，并将其存储在 keys_view 变量中。
• 我们打印 keys_view 对象和 sorted_keys 列表。
• 然后，我们通过添加一个新的键值对来修改字典。
• 我们再次打印 keys_view 对象，以显示它反映了字典的变化。
• 最后，我们遍历 sorted_keys 列表并打印键值对。请注意，sorted_keys 列表保持不变，不会反映键 "d" 的添加。

现在，使用以下命令运行脚本：

python sort_keys.py

你应该会看到以下输出：

Keys view object: dict_keys(['b', 'a', 'c'])
Sorted keys: ['a', 'b', 'c']
Keys view object after modification: dict_keys(['b', 'a', 'c', 'd'])
Key: a, Value: 1
Key: b, Value: 2
Key: c, Value: 3

观察可知：

• keys_view 对象是字典键的动态视图。当我们修改字典时，keys_view 对象会反映这些变化。
• sorted_keys 列表是一个静态列表，包含创建时的键。它不会反映后续对字典所做的更改。
• 循环仅遍历 sorted_keys 创建时存在的键。

这个例子突出了 keys() 和 sorted() 之间的关键区别。keys() 提供动态视图，而 sorted() 创建静态排序列表。根据你是需要反映字典的变化还是处理一组固定的排序键，选择合适的方法。

使用列表比较检查顺序

在这一步中，你将学习如何使用列表比较来验证字典中键的顺序。当你需要确保键按特定顺序（如字母顺序或数字顺序）排列，以用于测试或验证目的时，这非常有用。

要检查键的顺序，你可以将键的排序列表与代表预期顺序的预定义列表进行比较。如果这两个列表相同，则意味着键处于所需的顺序。

让我们使用 VS Code 编辑器修改 ~/project 目录下的 sort_keys.py 文件，以包含一个检查键顺序的函数：

## Create a dictionary
my_dict = {"b": 2, "a": 1, "c": 3}

def check_key_order(dictionary, expected_order):
    """
    Checks if the keys in the dictionary are in the expected order.
    """
    sorted_keys = sorted(dictionary.keys())
    return sorted_keys == expected_order

## Define the expected order
expected_order = ["a", "b", "c"]

## Check if the keys are in the expected order
is_correct_order = check_key_order(my_dict, expected_order)

## Print the result
print("Is the key order correct?", is_correct_order)

## Example with incorrect order
expected_order_incorrect = ["b", "a", "c"]
is_correct_order_incorrect = check_key_order(my_dict, expected_order_incorrect)
print("Is the key order correct (incorrect order)?", is_correct_order_incorrect)

在这段代码中：

• 我们定义了一个名为 check_key_order 的函数，它接受一个字典和一个预期顺序列表作为输入。
• 在函数内部，我们使用 sorted(dictionary.keys()) 对字典的键进行排序。
• 我们使用 == 运算符将键的排序列表与 expected_order 列表进行比较。
• 如果两个列表相同，函数返回 True，否则返回 False。
• 然后，我们定义了一个按正确字母顺序排列的 expected_order 列表。
• 我们使用字典和 expected_order 列表调用 check_key_order 函数，并打印结果。
• 我们还提供了一个顺序不正确的示例，以演示该函数的工作原理。

现在，使用以下命令运行脚本：

python sort_keys.py

你应该会看到以下输出：

Is the key order correct? True
Is the key order correct (incorrect order)? False

此输出证实了 check_key_order 函数能够正确识别键是否处于预期顺序。这种技术对于验证数据以及确保你的代码在处理有特定键顺序要求的字典时按预期运行非常有价值。

总结

在这个实验中，你学习了如何遍历 Python 字典并按排序顺序访问其键。字典本质上是无序的，但通过使用 keys() 方法获取字典键的视图对象，然后应用 sorted() 函数，你可以获得一个按升序排列的键列表。

然后可以使用这个排序列表来遍历字典，按所需顺序处理键值对。示例代码展示了如何创建一个字典、按字母顺序对其键进行排序，然后打印每个键及其对应的值，展示了对字典键进行排序的实际应用。