Python笔记(五)——Dict(字典)和set(集合)

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一、Dict(字典)

1.1 字典的定义

字典是另一种可变容器模型,且可存储任意类型对象

字典的每个键值(key=>value)冒号(:)分割每个对之间用逗号(,)分割,整个字典包括在花括号({})中 ,格式如下所示:

d = {key1 : value1, key2 : value2 }

必须是唯一的,但值则不必

值可以取任何数据类型,但键必须是不可变的如字符串,数字或元组。

一个简单的字典实例:

dict = {'Alice': '2341', 'Beth': '9102', 'Cecil': '3258'}

也可如此创建字典:

dict1 = { 'abc': 456 }; 
dict2 = { 'abc': 123, 98.6: 37 };
  • 字典的作用:给定一个名字,就可以直接查到分数。

由于dict也是集合,len() 函数可以计算任意集合的大小:

>>> len(d)
3

注意: 一个 key-value 算一个,因此,dict大小为3。

任务

新来的Paul同学成绩是 75 分,请编写一个dict,把Paul同学的成绩也加进去。

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}
d = {
'Adam': 95,
'Lisa': 85,
'Bart': 59,
'Paul': 75
}
print(d)

1.2 Python之访问dict

  • 把相应的键放入到括号中

我们已经能创建一个dict,用于表示名字和成绩的对应关系:

d = { 
    'Adam': 95, 
    'Lisa': 85, 
    'Bart': 59 
    }

那么,如何根据名字来查找对应的成绩呢?

可以简单地使用 d[key] 的形式来查找对应的 value,这和 list 很像,不同之处是,list 必须使用索引返回对应的元素,而dict使用key:

>>> print d['Adam'] 
95 
>>> print d['Paul'] 
Traceback (most recent call last): 
  File "index.py", line 11, in <module> 
    print d['Paul'] 
KeyError: 'Paul'

注意: 通过 key 访问 dict 的value,只要 key 存在,dict就返回对应的value。如果key不存在,会直接报错:KeyError。

要避免 KeyError 发生,有两个办法:

一是先判断一下 key 是否存在,用 in 操作符:

if 'Paul' in d:
    print d['Paul']

如果 'Paul' 不存在,if语句判断为False,自然不会执行 print d['Paul'] ,从而避免了错误。

二是使用dict本身提供的一个 get 方法,在Key不存在的时候,返回None:

>>> print d.get('Bart') 
59 
>>> print d.get('Paul') 
None

1.3 Python之遍历dict

由于dict也是一个集合,所以,遍历dict和遍历list类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用for循环可以遍历 dict 的 key:

>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 } 
>>> for key in d: 
...     print(key + ':', d[key]) 
... 
Lisa : 95
Adam : 85
Bart : 59

由于通过 key 可以获取对应的 value,因此,在循环体内,可以获取到value的值。

1.4 Python添加字典元素

dict是可变的,也就是说,我们可以随时往dict中添加新的 key-value。比如已有dict:

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}

要把新同学'Paul'的成绩 72 加进去,用赋值语句

>>> d['Paul'] = 72

再看看dict的内容:

>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

如果 key 已经存在,则赋值会用新的 value 替换掉原来的 value:

>>> d['Bart'] = 60
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 60}

1.5 删除字典元素

能删单一的元素也能清空字典,清空只需一项操作。

显示删除一个字典用del命令,如下实例:

dict = {'Name': 'Runoob', 'Age': 7, 'Class': 'First'} 

del dict['Name'] # 删除键 'Name' 
dict.clear() # 清空字典 
del dict # 删除字典 

print ("dict['Age']: ", dict['Age']) 
print ("dict['School']: ", dict['School'])

但这会引发一个异常,因为用执行 del 操作后字典不再存在:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 9, in <module>
    print ("dict['Age']: ", dict['Age'])
TypeError: 'type' object is not subscr

注:del() 方法后面也会讨论。

1.6 Python中dict的特点

字典值可以是任何的 python 对象,既可以是标准的对象,也可以是用户定义的,但键不行。

以下重要的点需要记住:

  • 1)dict查找速度快,无论dict有10个元素还是10万个元素,查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。

不过dict的查找速度快不是没有代价的,dict的缺点是占用内存大,还会浪费很多内容,list正好相反,占用内存小,但是查找速度慢。

  • 2)由于dict是按 key 查找,所以,在一个dict中,不允许同一个键出现两次。创建时如果同一个键被赋值两次,后一个值会被记住,如下实例:
dict = {'Name': 'Runoob', 'Age': 7, 'Name': '小菜鸟'}
print ("dict['Name']: ", dict['Name'])

以上实例输出结果:

dict['Name']: 小菜鸟
  • 3)必须不可变,Python的基本类型如字符串、整数、浮点数或元组都是不可变的,所以可以作为key(键),而列表就不行,如下实例:
dict = {['Name']: 'Runoob', 'Age': 7}
print ("dict['Name']: ", dict['Name'])

以上实例输出结果:

Traceback (most recent call last):
  File "test.py", line 3, in <module>
    dict = {['Name']: 'Runoob', 'Age': 7}
TypeError: unhashable type: 'list'

不可变这个限制仅作用于key,value是否可变无所谓:

{
    '123': [1, 2, 3],  # key 是 str,value是list
    123: '123',  # key 是 int,value 是 str
    ('a', 'b'): True  # key 是 tuple,并且tuple的每个元素都是不可变对象,value是 boolean
}

最常用的key还是字符串,因为用起来最方便

  • 4)dict存储的key-value序对是没有顺序的!这和list不一样:
d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}

当我们试图打印这个dict时:

>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}

打印的顺序不一定是我们创建时的顺序,而且,不同的机器打印的顺序都可能不同,这说明dict内部是无序的,不能用dict存储有序的集合


二、set(集合)

dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系,dict的key是不能重复的。

有的时候,我们只想要 dict 的 key,不关心 key 对应的 value,目的就是保证这个集合的元素不会重复,这时,set就派上用场了。

set 持有一系列元素,这一点和 list 很像,集合(set)是一个无序的不重复元素序列。这点和 dict 的 key很像。

集合(set)是一个无序不重复元素序列

2.1 set的创建

可以使用大括号 { } 或者 set() 函数创建集合,注意:创建一个空集合必须用 set() 而不是 { },因为 { } 是用来创建一个空字典。

创建格式:

parame = {value01,value02,...}
或者
set(value)

    调用 set() 并传入一个 list,list的元素将作为set的元素:

>>> s = set(['A', 'B', 'C'])

可以查看 set 的内容:

>>> print s
{'A', 'C', 'B'}

请注意,上述打印的形式类似 list, 但它不是 list,仔细看还可以发现,打印的顺序和原始 list 的顺序有可能是不同的,因为set内部存储的元素是无序的。

因为set不能包含重复的元素,所以,当我们传入包含重复元素的 list 会怎么样呢?

>>> s = set(['A', 'B', 'C', 'C'])
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
>>> len(s)
3

结果显示,set会自动去掉重复的元素,原来的list有4个元素,但set只有3个元素。

2.2 Python之访问set

由于set存储的是无序集合,所以我们没法通过索引来访问。

访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。

例如,存储了班里同学名字的set:

>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])

我们可以用 in 操作符判断:

Bart是该班的同学吗?

>>> 'Bart' in s
True

Bill是该班的同学吗?

>>> 'Bill' in s
False

bart是该班的同学吗?

>>> 'bart' in s
False

看来大小写很重要,'Bart' 和 'bart'被认为是两个不同的元素。

任务

由于上述set不能识别小写的名字,请改进set,使得 'adam' 和 'bart'都能返回True。

s = set(['Adam', 'adam', 'Lisa', 'lisa', 'Bart', 'bart', 'Paul', 'paul'])
print ('adam' in s)
print ('bart' in s)

2.3 Python之 set的特点

set的内部结构和dict很像,唯一区别是不存储value,因此,判断一个元素是否在set中速度很快。

set存储的元素和dict的key类似,必须是不变对象,因此,任何可变对象是不能放入set中的。

最后,set存储的元素也是没有顺序的。

set的这些特点,可以应用在哪些地方呢?

星期一到星期日可以用字符串'MON', 'TUE', ... 'SUN'表示。

假设我们让用户输入星期一至星期日的某天,如何判断用户的输入是否是一个有效的星期呢?

可以用 if 语句判断,但这样做非常繁琐:

x = '???' # 用户输入的字符串 
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!= 'SUN': 
    print 'input error' 
else: 
    print 'input ok'

注意:if 语句中的...表示没有列出的其它星期名称,测试时,请输入完整。

如果事先创建好一个set,包含'MON' ~ 'SUN':

weekdays = set(['MON', 'TUE', 'WED', 'THU', 'FRI', 'SAT', 'SUN'])

再判断输入是否有效,只需要判断该字符串是否在set中:

x = '???' # 用户输入的字符串 
if x in weekdays: 
    print 'input ok' 
else: 
    print 'input error'

这样一来,代码就简单多了。

任务

月份也可以用set表示,请设计一个set并判断用户输入的月份是否有效。

月份可以用字符串'Jan', 'Feb', ...表示。

months = set(['Jan', 'Feb', 'Mar', 'Apr', 'May', 'Jun', 'Jul', 'Aug', 'Sep', 'Oct', 'Nov', 'Dec'])
x1 = 'Feb'
x2 = 'Sun'

if x1 in months:
    print ('x1: ok')
else:
    print ('x1: error')

if x2 in months:
    print ('x2: ok')
else:
    print ('x2: error')

2.4 Python之 遍历set

由于 set 也是一个集合,所以,遍历 set 和遍历 list 类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素:

>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart']) 
>>> for name in s: 
...     print name 
... 
Lisa 
Adam 
Bart

注意: 观察 for 循环在遍历set时,元素的顺序和list的顺序很可能是不同的,而且不同的机器上运行的结果也可能不同。

任务

请用 for 循环遍历如下的set,打印出 name: score 来。

s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
s = set([('Adam', 95), ('Lisa', 85), ('Bart', 59)])
for x in s:
    print x[0] + ':', x[1] 

2.5 Python之 更新set

由于set存储的是一组不重复的无序元素,因此,更新set主要做两件事:

一是把新的元素添加到set中,二是把已有元素从set中删除。

添加元素时,用set的add()方法:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])

如果添加的元素已经存在于set中,add()不会报错,但是不会加进去了:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])

删除set中的元素时,用set的remove()方法:

>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])

如果删除的元素不存在set中,remove()会报错:

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4

注:用add()可以直接添加,而remove()前需要判断。

任务

针对下面的set,给定一个list,对list中的每一个元素,如果在set中,就将其删除,如果不在set中,就添加进去。

s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']

参考文献

http://www.runoob.com/python3/python3-set.html

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