Diccionarios

Podemos trasladar el concepto de diccionario de la vida real al de diccionario en Python. Al fin y al cabo un diccionario es un objeto que contiene palabras, y cada palabra tiene asociado un significado. Haciendo el paralelismo, diríamos que en Python un diccionario es también un objeto indexado por claves (las palabras) que tienen asociados unos valores (los significados). [1]

Analogía de un diccionario en Python

Los diccionarios en Python tienen las siguientes características:

• Mantienen el orden en el que se insertan las claves. [2]

• Son mutables, con lo que admiten añadir, borrar y modificar sus elementos.

• Las claves deben ser únicas. A menudo se utilizan las cadenas de texto como claves, pero en realidad podría ser cualquier tipo de datos inmutable: enteros, flotantes, tuplas (entre otros).

• Tienen un acceso muy rápido a sus elementos, debido a la forma en la que están implementados internamente. [3]

Nota

En otros lenguajes de programación, a los diccionarios se les conoce como arrays asociativos, «hashes» o «hashmaps».

Creando diccionarios

Para crear un diccionario usamos llaves {} rodeando asignaciones clave: valor que están separadas por comas. Veamos algunos ejemplos de diccionarios:

>>> empty_dict = {}

>>> rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> population_can = {
...     2015: 2_135_209,
...     2016: 2_154_924,
...     2017: 2_177_048,
...     2018: 2_206_901,
...     2019: 2_220_270
... }

En el código anterior podemos observar la creación de un diccionario vacío, otro donde sus claves y sus valores son cadenas de texto y otro donde las claves y los valores son valores enteros.

Ejecución paso a paso a través de Python Tutor:

Advertencia

Aunque está permitido, NUNCA llames dict a una variable porque destruirías la función que nos permite crear diccionarios. Y tampoco uses nombres derivados como _dict o dict_ ya que no son nombres representativos que identifiquen el propósito de la variable.

Ejercicio

Entre en el intérprete interactivo de Python (>>>) y cree un diccionario con los nombres (como claves) de 5 personas de su familia y sus edades (como valores).

Conversión

Para convertir otros tipos de datos en un diccionario podemos usar la función dict():

>>> # Diccionario a partir de una lista de cadenas de texto
>>> dict(['a1', 'b2'])
{'a': '1', 'b': '2'}

>>> # Diccionario a partir de una tupla de cadenas de texto
>>> dict(('a1', 'b2'))
{'a': '1', 'b': '2'}

>>> # Diccionario a partir de una lista de listas
>>> dict([['a', 1], ['b', 2]])
{'a': 1, 'b': 2}

Nota

Si nos fijamos bien, cualquier iterable que tenga una estructura interna de 2 elementos es susceptible de convertirse en un diccionario a través de la función dict().

Diccionario vacío

Existe una manera particular de usar dict() y es no pasarle ningún argumento. En este caso estaremos queriendo convertir el «vacío» en un diccionario, con lo que obtendremos un diccionario vacío:

>>> dict()
{}

Truco

Para crear un diccionario vacío, se suele recomendar el uso de {} frente a dict(), no sólo por ser más pitónico sino por tener (en promedio) un mejor rendimiento en tiempos de ejecución.

Creación con dict()

También es posible utilizar la función dict() para crear dicionarios y no tener que utilizar llaves y comillas:

Supongamos que queremos transformar la siguiente tabla en un diccionario:

Atributo	Valor
name	Guido
surname	Van Rossum
job	Python creator

Utilizando la construcción mediante dict podemos pasar clave y valor como argumentos de la función:

>>> person = dict(
...     name='Guido',
...     surname='Van Rossum',
...     job='Python creator'
... )

>>> person
{'name': 'Guido', 'surname': 'Van Rossum', 'job': 'Python creator'}

El inconveniente que tiene esta aproximación es que las claves deben ser identificadores válidos en Python. Por ejemplo, no se permiten espacios:

>>> person = dict(
...     name='Guido van Rossum',
...     date of birth='31/01/1956'
  File "<stdin>", line 3
    date of birth='31/01/1956'
          ^
SyntaxError: invalid syntax

Es posible crear un diccionario especificando sus claves y un único valor de «relleno»:

>>> dict.fromkeys('aeiou', 0)
{'a': 0, 'e': 0, 'i': 0, 'o': 0, 'u': 0}

Nota

Es válido pasar cualquier «iterable» como referencia a las claves.

Operaciones con diccionarios

Obtener un elemento

Para obtener un elemento de un diccionario basta con escribir la clave entre corchetes. Veamos un ejemplo:

>>> rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> rae['anarcoide']
'Que tiende al desorden'

Si intentamos acceder a una clave que no existe, obtendremos un error:

>>> rae['acceso']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'acceso'

Usando get()

Existe una función muy útil para «superar» los posibles errores de acceso por claves inexistentes. Se trata de get() y su comportamiento es el siguiente:

1. Si la clave que buscamos existe, nos devuelve su valor.

2. Si la clave que buscamos no existe, nos devuelve None [4] salvo que le indiquemos otro valor por defecto, pero en ninguno de los dos casos obtendremos un error.

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

>>> rae.get('bifronte')
'De dos frentes o dos caras'

>>> rae.get('programación')

>>> rae.get('programación', 'No disponible')
'No disponible'

Línea 6:

Equivalente a rae['bifronte'].

Línea 9:

La clave buscada no existe y obtenemos None. [5]

Línea 11:

La clave buscada no existe y nos devuelve el valor que hemos aportado por defecto.

Añadir o modificar un elemento

Para añadir un elemento a un diccionario sólo es necesario hacer referencia a la clave y asignarle un valor:

• Si la clave ya existía en el diccionario, se reemplaza el valor existente por el nuevo.

• Si la clave es nueva, se añade al diccionario con su valor. No vamos a obtener un error a diferencia de las listas.

Partimos del siguiente diccionario para ejemplificar estas acciones:

>>> rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

Vamos a añadir la palabra enjuiciar a nuestro diccionario de la Real Academia de La Lengua:

>>> rae['enjuiciar'] = 'Someter una cuestión a examen, discusión y juicio'

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa',
 'enjuiciar': 'Someter una cuestión a examen, discusión y juicio'}

Supongamos ahora que queremos modificar el significado de la palabra enjuiciar por otra acepción:

>>> rae['enjuiciar'] = 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'}

Creando desde vacío

Una forma muy habitual de trabajar con diccionarios es utilizar el patrón creación partiendo de uno vacío e ir añadiendo elementos poco a poco.

Supongamos un ejemplo en el que queremos construir un diccionario donde las claves son las letras vocales y los valores son sus posiciones:

>>> VOWELS = 'aeiou'

>>> enum_vowels = {}

>>> for i, vowel in enumerate(VOWELS, start=1):
...     enum_vowels[vowel] = i
...

>>> enum_vowels
{'a': 1, 'e': 2, 'i': 3, 'o': 4, 'u': 5}

Nota

Hemos utilizando la función enumerate() que ya vimos para las listas en el apartado: Iterar usando enumeración.

Ejercicio

pypas: extract-cities

Pertenencia de una clave

La forma pitónica de comprobar la existencia de una clave dentro de un diccionario, es utilizar el operador in:

>>> 'bifronte' in rae
True

>>> 'almohada' in rae
False

>>> 'montuvio' not in rae
False

Nota

El operador in siempre devuelve un valor booleano, es decir, verdadero o falso.

Ejercicio

pypas: count-letters

Longitud de un diccionario

Podemos conocer el número de elementos («clave-valor») que tiene un diccionario con la función len():

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'}

>>> len(rae)
4

Obtener todos los elementos

Python ofrece mecanismos para obtener todos los elementos de un diccionario. Partimos del siguiente diccionario:

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'}

Obtener todas las claves de un diccionario:

Mediante la función keys():

>>> rae.keys()
dict_keys(['bifronte', 'anarcoide', 'montuvio', 'enjuiciar'])

Obtener todos los valores de un diccionario:

Mediante la función values():

>>> rae.values()
dict_values([
    'De dos frentes o dos caras',
    'Que tiende al desorden',
    'Campesino de la costa',
    'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'
])

Obtener todos los pares «clave-valor» de un diccionario:

Mediante la función items():

>>> rae.items()
dict_items([
    ('bifronte', 'De dos frentes o dos caras'),
    ('anarcoide', 'Que tiende al desorden'),
    ('montuvio', 'Campesino de la costa'),
    ('enjuiciar', 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa')
])

Nota

Para este último caso cabe destacar que los «items» se devuelven como una lista de tuplas, donde cada tupla tiene dos elementos: el primero representa la clave y el segundo representa el valor.

Iterar sobre un diccionario

En base a los elementos que podemos obtener, Python nos proporciona tres maneras de iterar sobre un diccionario.

Iterar sobre claves:

>>> for word in rae.keys():
...     print(word)
...
bifronte
anarcoide
montuvio
enjuiciar

Iterar sobre valores:

>>> for meaning in rae.values():
...     print(meaning)
...
De dos frentes o dos caras
Que tiende al desorden
Campesino de la costa
Instruir, juzgar o sentenciar una causa

Iterar sobre «clave-valor»:

>>> for word, meaning in rae.items():
...     print(f'{word}: {meaning}')
...
bifronte: De dos frentes o dos caras
anarcoide: Que tiende al desorden
montuvio: Campesino de la costa
enjuiciar: Instruir, juzgar o sentenciar una causa

Nota

En este último caso, recuerde el uso de los «f-strings» para formatear cadenas de texto.

Ejercicio

pypas: avg-population

Borrar elementos

Python nos ofrece, al menos, tres formas para borrar elementos en un diccionario:

Por su clave:

Mediante la sentencia del:

>>> rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> del rae['bifronte']

>>> rae
{'anarcoide': 'Que tiende al desorden', 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

Por su clave (con extracción):

Mediante la función pop() podemos extraer un elemento del diccionario por su clave. Vendría a ser una combinación de get() + del:

>>> rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> rae.pop('anarcoide')
'Que tiende al desorden'

>>> rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras', 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

>>> rae.pop('bucle')
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'bucle'

Advertencia

Si la clave que pretendemos extraer con pop() no existe, obtendremos un error.

Borrado completo del diccionario:

1. Utilizando la función clear():

   >>> rae = {
   ...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
   ...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
   ...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
   ... }
   
   >>> rae.clear()
   
   >>> rae
   {}
   

⏵ En este caso borramos el contenido de la variable.

2. «Reinicializando» el diccionario a vacío con {}:

   >>> rae = {
   ...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
   ...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
   ...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
   ... }
   
   >>> rae = {}
   
   >>> rae
   {}
   

⏵ En este caso creamos una nueva variable «vacía».

Ejercicio

pypas: merge-dicts

Combinar diccionarios

Dados dos (o más) diccionarios, es posible «mezclarlos» para obtener una combinación de los mismos. Esta combinación se basa en dos premisas:

1. Si la clave no existe, se añade con su valor.

2. Si la clave ya existe, se añade con el valor del «último» diccionario en la mezcla. [6]

Python ofrece dos mecanismos para realizar esta combinación. Vamos a partir de los siguientes diccionarios para ejemplificar su uso:

>>> rae1 = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'enjuiciar': 'Someter una cuestión a examen, discusión y juicio'
... }

>>> rae2 = {
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa',
...     'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa'
... }

Sin modificar los diccionarios originales:

Mediante el operador **:

>>> {**rae1, **rae2}
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

A partir de Python 3.9 podemos utilizar el operador | para combinar dos diccionarios:

>>> rae1 | rae2
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

Modificando los diccionarios originales:

Mediante la función update():

>>> rae1.update(rae2)

>>> rae1
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'enjuiciar': 'Instruir, juzgar o sentenciar una causa',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

Nota

Tener en cuenta que el orden en el que especificamos los diccionarios a la hora de su combinación (mezcla) es relevante en el resultado final. En este caso el orden de los factores sí altera el producto.

Cuidado con las copias

Al igual que ocurría con las listas, si hacemos un cambio en un diccionario, se verá reflejado en todas las variables que hagan referencia al mismo. Esto se deriva de su propiedad de ser mutable. Veamos un ejemplo concreto:

>>> original_rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> copy_rae = original_rae

>>> original_rae['bifronte'] = 'bla bla bla'

>>> original_rae
{'bifronte': 'bla bla bla',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

>>> copy_rae
{'bifronte': 'bla bla bla',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

Una posible solución a este problema es hacer una «copia dura». Para ello Python proporciona la función copy():

>>> original_rae = {
...     'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
...     'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
...     'montuvio': 'Campesino de la costa'
... }

>>> copy_rae = original_rae.copy()

>>> original_rae['bifronte'] = 'bla bla bla'

>>> original_rae
{'bifronte': 'bla bla bla',
'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
'montuvio': 'Campesino de la costa'}

>>> copy_rae
{'bifronte': 'De dos frentes o dos caras',
 'anarcoide': 'Que tiende al desorden',
 'montuvio': 'Campesino de la costa'}

Truco

En el caso de que estemos trabajando con diccionarios que contienen elementos mutables, debemos hacer uso de la función deepcopy() dentro del módulo copy de la librería estándar.

Diccionarios por comprensión

De forma análoga a cómo se escriben las listas por comprensión, podemos aplicar este método a los diccionarios usando llaves { }.

Veamos un ejemplo en el que creamos un diccionario por comprensión donde las claves son palabras y los valores son sus longitudes:

>>> words = ('sun', 'space', 'rocket', 'earth')

>>> words_length = {word: len(word) for word in words}

>>> words_length
{'sun': 3, 'space': 5, 'rocket': 6, 'earth': 5}

También podemos aplicar condiciones a estas comprensiones. Continuando con el ejemplo anterior, podemos incorporar la restricción de sólo incluir palabras que no empiecen por vocal:

>>> words = ('sun', 'space', 'rocket', 'earth')

>>> words_length = {w: len(w) for w in words if w[0] not in 'aeiou'}

>>> words_length
{'sun': 3, 'space': 5, 'rocket': 6}

Nota

Se puede consultar el PEP-274 para ver más ejemplos sobre diccionarios por comprensión.

Ejercicio

pypas: split-marks

Objetos «hashables»

La única restricción que deben cumplir las claves de un diccionario es ser «hashables» [7]. Un objeto es «hashable» si se le puede asignar un valor «hash» que no cambia en ejecución durante toda su vida.

Para encontrar el «hash» de un objeto, Python usa la función hash(), que devuelve un número entero y es utilizado para indexar la tabla «hash» que se mantiene internamente:

>>> hash(999)
999

>>> hash(3.14)
322818021289917443

>>> hash('hello')
-8103770210014465245

>>> hash(('a', 'b', 'c'))
-2157188727417140402

Para que un objeto sea «hashable», debe ser inmutable:

>>> hash(['a', 'b', 'c'])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

Nota

De lo anterior se deduce que las claves de los diccionarios, al tener que ser «hasheables», sólo pueden ser objetos inmutables.

La función «built-in» hash() realmente hace una llamada al método mágico __hash__() del objeto en cuestión:

>>> hash('spiderman')
-8105710090476541603

>>> 'spiderman'.__hash__()
-8105710090476541603

Ejercicios

1. pypas: group-words

2. pypas: same-dict-values

3. pypas: dict-from-list

4. pypas: clear-dict-values

5. pypas: fix-keys

6. pypas: order-stock

7. pypas: inventory-updates

8. pypas: sort-dict

9. pypas: money-back

10. pypas: money-back-max

11. pypas: first-ntimes

12. pypas: fix-id

13. pypas: dict-pull

Ampliar conocimientos

• Using the Python defaultdict Type for Handling Missing Keys

• Python Dictionary Iteration: Advanced Tips & Tricks

• Python KeyError Exceptions and How to Handle Them

• Dictionaries in Python

• How to Iterate Through a Dictionary in Python

• Shallow vs Deep Copying of Python Objects

[1]

Foto original de portada por Aaron Burden en Unsplash.

[2]

Aunque históricamente Python no establecía que las claves de los diccionarios tuvieran que mantener su orden de inserción, a partir de Python 3.7 este comportamiento cambió y se garantizó el orden de inserción de las claves como parte oficial de la especificación del lenguaje.

[3]

Véase este análisis de complejidad y rendimiento de distintas estructuras de datos en CPython.

[4]

None es la palabra reservada en Python para la «nada». Más información en esta web.

[5]

Realmente no estamos viendo nada en la consola de Python porque la representación en cadena de texto es vacía.

[6]

En este caso «último» hace referencia al diccionario que se encuentra más a la derecha en la expresión.

[7]

Se recomienda esta ponencia de Víctor Terrón sobre objetos «hashables».