Python學習：dict和set類型的用法

1.什麼是dict 我們已經知道，list 和 tuple 可以用來表示順序集合，例如，班裡同學的名字： ['Adam', 'Lisa', 'Bart'] 或者考試的成績列表： [95, 85, 59] 但是，要根據名字找到對應的成績，用兩個 list 表示就不方便。如果把名字和分數關聯起來，組成 ...

1.什麼是dict

我們已經知道，list 和 tuple 可以用來表示順序集合，例如，班裡同學的名字：

['Adam', 'Lisa', 'Bart']

或者考試的成績列表：

[95, 85, 59]

但是，要根據名字找到對應的成績，用兩個 list 表示就不方便。

如果把名字和分數關聯起來，組成類似的查找表：

'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59

給定一個名字，就可以直接查到分數。

Python的 dict 就是專門乾這件事的。用 dict 表示“名字”-“成績”的查找表如下：

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

我們把名字稱為key，對應的成績稱為value，dict就是通過 key來查找 value。

花括弧 {} 表示這是一個dict，然後按照 key: value, 寫出來即可。最後一個 key: value 的逗號可以省略。

由於dict也是集合，len() 函數可以計算任意集合的大小：

>>> len(d)
3

註意: 一個 key-value 算一個，因此，dict大小為3。

2.訪問dict

我們已經能創建一個dict，用於表示名字和成績的對應關係：

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

那麼，如何根據名字來查找對應的成績呢？

可以簡單地使用 d[key] 的形式來查找對應的 value，這和 list 很像，不同之處是，list 必須使用索引返回對應的元素，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'

註意: 通過 key 訪問 dict 的value，只要 key 存在，dict就返回對應的value。如果key不存在，會直接報錯：KeyError。

要避免 KeyError 發生，有兩個辦法：

①是先判斷一下 key 是否存在，用 in 操作符：

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

如果 'Paul' 不存在，if語句判斷為False，自然不會執行 print d['Paul'] ，從而避免了錯誤。

②是使用dict本身提供的一個 get 方法，在Key不存在的時候，返回None：

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

3.dict的特點

dict的第一個特點是查找速度快，無論dict有10個元素還是10萬個元素，查找速度都一樣。而list的查找速度隨著元素增加而逐漸下降。

不過dict的查找速度快不是沒有代價的，dict的缺點是占用記憶體大，還會浪費很多內容，list正好相反，占用記憶體小，但是查找速度慢。

由於dict是按 key 查找，所以，在一個dict中，key不能重覆。

dict的第二個特點就是存儲的key-value序對是沒有順序的！這和list不一樣：

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

當我們試圖列印這個dict時：

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

列印的順序不一定是我們創建時的順序，而且，不同的機器列印的順序都可能不同，這說明dict內部是無序的，不能用dict存儲有序的集合。

dict的第三個特點是作為 key 的元素必須不可變，Python的基本類型如字元串、整數、浮點數都是不可變的，都可以作為 key。但是list是可變的，就不能作為 key。

可以試試用list作為key時會報什麼樣的錯誤。

不可變這個限制僅作用於key，value是否可變無所謂：

{
    '123': [1, 2, 3],  # key 是 str，value是list
    123: '123',  # key 是 int，value 是 str
    ('a', 'b'): True  # key 是 tuple，並且tuple的每個元素都是不可變對象，value是 boolean
}

最常用的key還是字元串，因為用起來最方便。

4.更新dict

dict是可變的，也就是說，我們可以隨時往dict中添加新的 key-value。比如已有dict：

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

要把新同學'Paul'的成績 72 加進去，用賦值語句：

>>> d['Paul'] = 72

再看看dict的內容：

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

如果 key 已經存在，則賦值會用新的 value 替換掉原來的 value：

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

下麵更新一下dict

d = {
    95: 'Adam',
    85: 'Lisa',
    59: 'Bart'
}
d[72]='Paul' 
print(d)

5.遍歷dict

由於dict也是一個集合，所以，遍歷dict和遍歷list類似，都可以通過 for 迴圈實現。

直接使用for迴圈可以遍歷 dict 的 key：
複製代碼

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

由於通過 key 可以獲取對應的 value，因此，在迴圈體內，可以獲取到value的值。

例子：請用 for 迴圈遍歷如下的dict，列印出 name: score 來。
複製代碼

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

6.什麼是Set

dict的作用是建立一組 key 和一組 value 的映射關係，dict的key是不能重覆的。

有的時候，我們只想要 dict 的 key，不關心 key 對應的 value，目的就是保證這個集合的元素不會重覆，這時，set就派上用場了。

set 持有一系列元素，這一點和 list 很像，但是set的元素沒有重覆，而且是無序的，這點和 dict 的 key很像。

創建 set 的方式是調用 set() 並傳入一個 list，list的元素將作為set的元素：

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

可以查看 set 的內容：

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

請註意，上述列印的形式類似 list，但它不是 list，仔細看還可以發現，列印的順序和原始 list 的順序有可能是不同的，因為set內部存儲的元素是無序的。

因為set不能包含重覆的元素，所以，當我們傳入包含重覆元素的 list 會怎麼樣呢？

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

結果顯示，set會自動去掉重覆的元素，原來的list有4個元素，但set只有3個元素。

請用set表示班裡的4位同學：

Adam, Lisa, Bart, Paul

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

7.訪問set

由於set存儲的是無序集合，所以我們沒法通過索引來訪問。

訪問 set中的某個元素實際上就是判斷一個元素是否在set中。

例如，存儲了班裡同學名字的set：

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

我們可以用 in 操作符判斷：

Bart是該班的同學嗎？

>>> 'Bart' in s
#True

Bill是該班的同學嗎？

>>> 'Bill' in s
#False

bart是該班的同學嗎？

>>> 'bart' in s
#False

看來大小寫很重要，'Bart' 和 'bart'被認為是兩個不同的元素。

8.set的特點

set的內部結構和dict很像，唯一區別是不存儲value，因此，判斷一個元素是否在set中速度很快。

set存儲的元素和dict的key類似，必須是不變對象，因此，任何可變對象是不能放入set中的。

最後，set存儲的元素也是沒有順序的。

set的這些特點，可以應用在哪些地方呢？

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

假設我們讓用戶輸入星期一至星期日的某天，如何判斷用戶的輸入是否是一個有效的星期呢？

可以用 if 語句判斷，但這樣做非常繁瑣：

x = '???' # 用戶輸入的字元串
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!= 'SUN':
    print ('input error')
else:
    print ('input ok')

註意：if 語句中的...表示沒有列出的其它星期名稱，測試時，請輸入完整。

如果事先創建好一個set，包含'MON' ~ 'SUN'：

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

再判斷輸入是否有效，只需要判斷該字元串是否在set中：

x = '???' # 用戶輸入的字元串
if x in weekdays:
    print ('input ok')
else:
    print ('input error')

這樣一來，代碼就簡單多了。

例子：月份也可以用set表示，請設計一個set並判斷用戶輸入的月份是否有效。

月份可以用字元串'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')

9.遍歷set

由於 set 也是一個集合，所以，遍歷 set 和遍歷 list 類似，都可以通過 for 迴圈實現。

直接使用 for 迴圈可以遍歷 set 的元素：

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

註意: 觀察 for 迴圈在遍歷set時，元素的順序和list的順序很可能是不同的，而且不同的機器上運行的結果也可能不同。
任務

請用 for 迴圈遍歷如下的set，列印出 name: score 來。

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])

10.更新set

由於set存儲的是一組不重覆的無序元素，因此，更新set主要做兩件事：

一是把新的元素添加到set中，二是把已有元素從set中刪除。

添加元素時，用set的add()方法：

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

如果添加的元素已經存在於set中，add()不會報錯，但是不會加進去了：

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

刪除set中的元素時，用set的remove()方法：

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

如果刪除的元素不存在set中，remove()會報錯：

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

所以用add()可以直接添加，而remove()前需要判斷。