为什么需要不可变性？

字典使用哈希表实现，键的哈希值用于快速查找值。如果键是可变的：

• 修改键会导致哈希值改变
• 字典将无法正确找到对应的值
• 破坏字典内部的一致性

可接受的键类型

以下类型可以作为字典键：

禁止使用的键类型

以下可变类型不能作为字典键：

代码示例：不可变性演示

# 有效键示例
valid_dict = {
    "name": "Alice",          # 字符串
    42: "The Answer",         # 整数
    ("London", "UK"): 8.9e6,  # 元组（不可变）
    True: "Yes"               # 布尔值
}

# 尝试使用可变键（会引发TypeError）
invalid_dict = {}
try:
    invalid_dict[[1, 2, 3]] = "列表"  # 列表是可变类型
except TypeError as e:
    print(f"错误: {e}")  # 输出: unhashable type: 'list'

# 元组作为键的特殊情况
valid_tuple_key = (1, 2, 3)
invalid_tuple_key = (1, [2, 3], 4)  # 包含可变元素

tuple_dict = {valid_tuple_key: "有效"}
try:
    tuple_dict[invalid_tuple_key] = "无效"  # 会引发TypeError
except TypeError as e:
    print(f"错误: {e}")  # 输出: unhashable type: 'list'
                

唯一性的工作原理

当添加新键值对时：

• 如果键已存在，则更新其值
• 如果键不存在，则添加新键值对
• 字典自动维护键的唯一性

实际应用场景

• 数据去重：快速创建唯一值集合
• 计数器模式：统计元素出现频率
• 配置覆盖：后加载的配置覆盖先前的值

代码示例：唯一性演示

# 创建包含重复键的字典
user = {
    "name": "Alice",
    "age": 30,
    "name": "Alex",  # 覆盖前面的"name"键
    "country": "USA"
}

print(user)  
# 输出: {'name': 'Alex', 'age': 30, 'country': 'USA'}

# 使用字典进行元素计数
fruits = ["apple", "banana", "orange", "apple", "banana", "apple"]
fruit_count = {}

for fruit in fruits:
    # 如果键不存在，设置默认值0
    if fruit not in fruit_count:
        fruit_count[fruit] = 0
    # 增加计数
    fruit_count[fruit] += 1

print(fruit_count)  
# 输出: {'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1}

# 使用setdefault方法简化计数
fruit_count = {}
for fruit in fruits:
    fruit_count.setdefault(fruit, 0)
    fruit_count[fruit] += 1

# 使用collections.Counter更简洁
from collections import Counter
print(Counter(fruits))  
# 输出: Counter({'apple': 3, 'banana': 2, 'orange': 1})
                

"掌握字典键的特性是高效使用Python字典的关键。理解这些原理将帮助你避免常见错误并编写更健壮的代码。"