与数组不同，数组按数字索引（在 Julia 中通常是 1, 2, 3,...）排序，而字典从数据访问的角度来看通常被认为是无序的。您不会要求字典中的“第三项”；您会要求“与此特定键关联的值”。（值得注意的是，Julia 的 Dict 类型自 Julia 1.0 版本以来确实保留了插入顺序，但主要交互模式仍然是基于键的查找。）

创建字典

您可以使用 Dict() 构造函数在 Julia 中创建字典。您可以创建一个空字典，或者使用键值对对其进行初始化。“对”操作符 => 用于将键与其值关联。

让我们创建一个可以存储任何类型键和值的空字典：

julia> scores = Dict()
Dict{Any, Any}()

这会创建一个字典，其中键和值都可以是 Any 类型，这意味着它们可以保存各种类型的数据。

通常，您会希望更具体地指定字典将保存的键和值的类型。这可以提高性能，并通过确保类型一致性来帮助及早发现错误。例如，要创建一个键为字符串（代表学生姓名）而值为整数（他们的分数）的字典：

julia> student_scores = Dict{String, Int}()
Dict{String, Int64}()

请注意，在典型的 64 位系统上，Julia 将 Int 推断为 Int64。Int64 是一种特定类型的整数，可以存储 64 位数字。

您也可以在创建字典时直接用值对其进行初始化：

julia> fruit_colors = Dict("apple" => "red", "banana" => "yellow", "grape" => "purple")
Dict{String, String} with 3 entries:
  "banana" => "yellow"
  "apple"  => "red"
  "grape"  => "purple"

在这种情况下，Julia 根据提供的初始数据推断键和值都是 String 类型。字典的一个重要属性是键必须是独有的。如果在初始化期间尝试添加重复的键，将使用与该键最后一次出现关联的值。

添加和修改元素

字典创建后，您可以添加新的键值对，或修改与现有键关联的值。这通过方括号表示法 [] 完成，类似于您访问数组元素的方式，但您使用的是键而不是数字索引。

要向现有字典添加新条目：

julia> student_scores["Alice"] = 95
95

julia> student_scores["Bob"] = 88
88

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "Bob"   => 88
  "Alice" => 95

如果您为字典中已存在的键赋值，Julia 会更新与该键关联的值。这对于更改数据很有用。

julia> student_scores["Alice"] = 97  # 爱丽丝提高了她的分数！
97

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "Bob"   => 88
  "Alice" => 97

访问值

要从字典中获取值，请在其键上使用方括号：

julia> alice_score = student_scores["Alice"]
97

如果您尝试访问字典中不存在的键，Julia 将抛出 KeyError。如果未处理这种类型的错误，它可能会停止您的程序。

julia> student_scores["Charlie"]
ERROR: KeyError: key "Charlie" not found
Stacktrace:
 [1] getindex(h::Dict{String, Int64}, key::String)
   @ Base ./dict.jl:499
 [2] top-level scope
   @ REPL[7]:1

为了安全地访问值并避免潜在错误，您可以首先使用 haskey() 函数检查键是否存在：

julia> haskey(student_scores, "Bob")
true

julia> haskey(student_scores, "Charlie")
false

一种更直接且安全地获取值的方法是使用 get() 函数。它接受三个参数 (parameter)：字典、您要查找的键，以及如果未找到键则返回的默认值。

julia> charlie_score = get(student_scores, "Charlie", 0) # 如果 Charlie 未找到，则返回 0
0

julia> alice_score_safe = get(student_scores, "Alice", 0) # Alice 存在，因此返回她的分数
97

使用 get() 通常更受青睐，因为它将检查和获取结合到一个单一、简洁的操作中，使您的代码更简洁。

删除元素

您可以使用 pop! 或 delete! 等函数从字典中删除键值对。

pop!(dictionary, key) 函数会移除给定 key 的键值对并返回被移除的值。如果未找到键，它将抛出 KeyError，类似于直接访问。

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "Bob"   => 88
  "Alice" => 97

julia> bobs_score = pop!(student_scores, "Bob")
88

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 1 entry:
  "Alice" => 97

您还可以为 pop! 提供一个默认值，如果未找到键，该值将被返回，从而阻止错误：

julia> pop!(student_scores, "David", "Not Present") # David 不在字典中
"Not Present"

delete!(dictionary, key) 函数也会移除键值对。但是，它不会返回值，而是返回修改后的字典本身。如果未找到键，它不会导致错误。

julia> student_scores["Carol"] = 92
92

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "Carol" => 92
  "Alice" => 97

julia> delete!(student_scores, "Alice")
Dict{String, Int64} with 1 entry:
  "Carol" => 92

julia> student_scores
Dict{String, Int64} with 1 entry:
  "Carol" => 92

遍历字典

经常需要处理字典中的所有条目。Julia 提供了几种方便的方式，可以使用 for 循环遍历它们。

您可以直接遍历键值对。在循环的每一步中，您都会得到键及其对应的值。

julia> fruit_colors = Dict("apple" => "red", "banana" => "yellow", "grape" => "purple")
Dict{String, String} with 3 entries:
  "banana" => "yellow"
  "apple"  => "red"
  "grape"  => "purple"

julia> for (fruit, color) in fruit_colors
           println("The color of $fruit is $color.")
       end
The color of banana is yellow.
The color of apple is red.
The color of grape is purple.

如果您只需处理键，可以使用 keys() 函数：

julia> for fruit in keys(fruit_colors)
           println("$fruit is a known fruit.")
       end
banana is a known fruit.
apple is a known fruit.
grape is a known fruit.

类似地，如果您只需值，可以使用 values() 函数：

julia> for color in values(fruit_colors)
           println("We have a fruit with the color: $color.")
       end
We have a fruit with the color: yellow.
We have a fruit with the color: red.
We have a fruit with the color: purple.

keys() 和 values() 都返回迭代器。迭代器是高效的结构，允许您逐个访问元素，通常不会在内存中创建新的集合。

常用字典函数

Julia 提供了其他一些有用的函数用于处理字典：

length(my_dict): 返回字典中键值对的数量。
```
julia> length(fruit_colors)
3
```

isempty(my_dict): 如果字典没有条目则返回 true，否则返回 false。

julia> isempty(fruit_colors)
false
julia> isempty(Dict()) # 一个空字典
true

merge(dict1, dict2): 创建一个新字典，包含 dict1 和 dict2 中的所有键值对。如果一个键同时存在于两个字典中，新字典将使用 dict2（第二个参数 (parameter)）中的值。原始字典不会被更改。

julia> dict_a = Dict("a" => 1, "b" => 2)
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "b" => 2
  "a" => 1

julia> dict_b = Dict("b" => 3, "c" => 4) # "b" 也存在于 dict_a 中
Dict{String, Int64} with 2 entries:
  "b" => 3
  "c" => 4

julia> merged_dict = merge(dict_a, dict_b)
Dict{String, Int64} with 3 entries:
  "b" => 3 # dict_b 中键 "b" 的值
  "c" => 4
  "a" => 1

还有一个 merge!(dict1, dict2) 函数（带感叹号），它通过添加 dict2 中的条目来就地修改 dict1。

何时选择字典

字典是一种基本数据结构，在特定场景中尤其强大：

通过标识符快速查找：当您需要基于独有标识符而非数据位置来快速获取数据时。例如，使用用户的独有用户名查找其个人资料信息。
关联数据：当您想要存储数据对之间的关系或映射时。例子包括将单词映射到它们在文本文档中的频率，或将产品 ID 映射到它们的详细描述。
计数：字典非常适合统计项目。您可以将项目本身用作键，将其计数用作值。
灵活的数据表示：它们可以表示字段带有名称（键）的记录或对象。例如，像 Dict("name" => "Julia", "version" => 1.9, "is_awesome" => true) 这样的字典可以存储实体的各种属性。

与通过整数索引访问的有序序列——数组相比，字典（出于访问目的）是无序集合，通过各种类型（如字符串、数字或符号）的键进行访问。如果元素的顺序很重要，并且您通常按顺序或按其数字位置访问它们，那么数组通常是更好的选择。然而，如果您需要将独有键与值关联以便基于这些键快速直接获取，那么字典更适合。

让我们举例说明一个常见用例：统计单词列表中单词的频率。假设我们有一个单词列表（数组）：

julia> words = ["hello", "hello", "julia", "hello"]
6-element Vector{String}:
 "hello"
 ""
 "hello"
 "julia"
 ""
 "hello"

julia> word_counts = Dict{String, Int}() # 为计数创建一个空字典
Dict{String, Int64}()

julia> for word in words
           # 如果 'word' 已经是键，获取其计数。否则，默认为 0。
           # 然后，将此计数加 1 并更新字典。
           word_counts[word] = get(word_counts, word, 0) + 1
       end

julia> word_counts
Dict{String, Int64} with 3 entries:
  "julia" => 1
  "global" => 2
  "hello" => 3

在此示例中，get(word_counts, word, 0) 部分很重要的。它安全地获取 word 的当前计数。如果 word 是第一次遇到（因此尚未在 word_counts 中），get 返回默认值 0。然后我们将此计数加 1，并使用 word 作为键将其存回字典中。这是使用字典统计项目的常见且高效的模式。

下图显示了字典的简单表示：

字典中的每个条目都包含一个独有的键，该键与其对应的值关联。访问值是通过其键完成的，而不是通过其位置。

字典提供了一种灵活高效的方式来管理带标签的数据。随着您继续使用 Julia 编程，您会发现它们是处理广泛任务的不可或缺的工具，从简单的数据存储到构成更复杂算法的一部分。它们通过提供一种不同的、基于键的方法来组织和访问您的信息集合，从而有效地补充了数组和元组。

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参考文献

Introduction to Algorithms, Thomas H. Cormen, Charles E. Leiserson, Ronald L. Rivest, and Clifford Stein, 2022 (MIT Press) - 一本关于数据结构和算法的权威教科书，详细解释了哈希表、其操作和性能特征。

字典：存储键值数据