Python字典键值对存储原理详解

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Python字典基于哈希表实现，键必须为不可变类型以确保哈希值稳定，查找、插入、删除平均时间复杂度为O(1)；当键冲突时采用开放寻址法解决，并在负载因子过高时自动扩容，保证操作高效性。

Python 字典（dict）是一种可变容器，用于存储键值对（key-value pairs）。它的底层采用哈希表（Hash Table）实现，这使得查找、插入和删除操作的平均时间复杂度接近 O(1)。

哈希表的工作原理

字典的键必须是不可变类型（如字符串、数字、元组），因为这些类型可以被哈希。当你给字典添加一个键值对时，Python 会：

• 调用键的 hash() 函数生成一个哈希值
• 根据哈希值确定该键值对在内存中的存储位置
• 如果发生哈希冲突（不同键产生相同哈希值），Python 使用开放寻址法解决冲突

这种方式让字典在大多数情况下能快速定位数据，不需要遍历整个结构。

键的唯一性和不可变性要求

字典中每个键必须唯一。如果使用已存在的键赋值，新值会覆盖旧值：

由于哈希过程依赖键的稳定性，可变类型（如列表、字典）不能作为键。尝试这样做会触发 TypeError。

动态扩容机制

当字典中元素增多，哈希冲突概率上升，性能下降。Python 会在字典填充到一定比例时自动扩容：

• 重新分配更大的内存空间
• 将所有键值对重新哈希到新表中

这个过程对用户透明，但会导致一次短暂的性能开销。

基本上就这些。字典高效的核心在于哈希表设计，理解这一点有助于写出更高效的代码。比如尽量使用简单、短小的不可变对象作键，避免频繁增删大量键值对。

到这里，我们也就讲完了《Python字典键值对存储原理详解》的内容了。个人认为，基础知识的学习和巩固，是为了更好的将其运用到项目中，欢迎关注golang学习网公众号，带你了解更多关于Python,字典的知识点！