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零基础入门学Python七—— 字典和集合

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  需要学习的基础知识有:字典、集合等。

1. 字典

  字典是另一种可变容器模型,且可存储任意类型的对象。字典的每个键值对用冒号 : 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, key3 : value3 }

  字典是Python中唯一的映射类型。映射是指两个元素集之间元素相互“对应”的关系,如图1所示。

在这里插入图片描述


图1 映射

  映射类型区别于序列类型,序列类型以数组的形式存储,通过索引的方式来获取相应位置的值,一般索引值与对应位置存储的数据是毫无关系的。

  example1:>>>upper = [“A”, “B”, “C”]
       >>>lower = [“a”, “b”, “c”]
       >>>print(“A的小写为:”, lower[upper.index(“A”)])
       A的小写为: a

  列表upperlower的索引和相对的值是没有任何关系的,唯一有联系的是两个列表间索引号相同的元素有大小写的关系,所以我们通过upper.index("A")间接的实现通过大写字母查找对应的小写字母的功能。但是这种方法实现起来有点别扭,所以需要有字典这种映射类型的出现。

1.1 创建和访问字典

  字典的使用非常简单,它由自己的标志性符号——大括号({ })定义。字典由多个键及其对应的值共同构成,每一对键值组合称为。字典中的键必须是唯一的,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。

  example1:>>>dict1 = {“Name”:“Bob”, “Age”:7, “Class”:“First”}
       >>>dict1
       {‘Name’: ‘Bob’, ‘Age’: 7, ‘Class’: ‘First’}
       >>>print(“学生的姓名为:”, dict1[‘Name’])
       学生的姓名为: Bob

  在上面例子中,“Name”、“Age”、"Class"就是键,“Bob”、7、"First"就是对应的值。

  要声明一个空字典,直接用个大括号即可:

  example2:>>>empty = { }
       >>>empty
       { }
       >>>type(empty)
       <class ‘dict’>

  我们也可以用 dict() 来创建字典:

  example3:>>>dict1 = dict(((‘F’, 70), (‘i’, 105), (‘s’, 115), (‘h’, 104), (‘C’, 67)))
       >>>dict1
       {‘F’: 70, ‘i’: 105, ‘s’: 115, ‘h’: 104, ‘C’: 67}

  上面的例子中之所以那么多括号,是因为dict()函数的参数可以是一个序列(但不能是多个),所以要打包成一个元组序列(列表也可以)。如果嫌上面的做法太麻烦,还可以通过提供具有映射关系的参数来创建字典:

  example4:>>>dict1 = dict(F=70, i=105, s=115, h=104, C=67)
       >>>dict1
       {‘F’: 70, ‘i’: 105, ‘s’: 115, ‘h’: 104, ‘C’: 67}

  这里要注意的是键的位置不能加上字符串的引号,否则会报错:

  example5:>>>dict1 = dict(‘F’=70, ‘i’=105, ‘s’=115, ‘h’=104, ‘C’=67)
       SyntaxError: keyword can’t be an expression

  还有一种创建方法是直接给字典的键赋值,如果键存在,则改写键对应的值;如果不存在,则创建一个新的键并赋值:

  example6:>>>dict1
       {‘F’: 70, ‘i’: 105, ‘s’: 115, ‘h’: 104, ‘C’: 67}
       >>>dict1[ ‘x’ ]=88
       >>>dict1
       {‘F’: 70, ‘i’: 105, ‘s’: 115, ‘h’: 104, ‘C’: 67, ‘x’: 88}
       >>>dict1[ ‘x’ ]=120
       >>>dict1
       {‘F’: 70, ‘i’: 105, ‘s’: 115, ‘h’: 104, ‘C’: 67, ‘x’: 120}

  下面列举五种创建同样的字典的方法
       >>>a = dict(one = 1, two = 2, three = 3)
       >>>b = {‘one’ : 1, ‘two’ : 2, ‘three’ :3}
       >>>c = dict(zip([‘one’, ‘two’, ‘three’], [1, 2, 3]))
       >>>d = dict([(‘two’, 2), (‘one’, 1), (‘three’, 3)])
       >>>e = dict({‘three’ : 3, ‘one’ : 1, ‘two’ : 2})
       >>>a == b == c == d == e
       True

1.2 各种内置方法

  字典是Python中唯一的映射类型,字典不是序列。如果序列中试图为一个不存在的位置赋值时,会报错;但是如果是在字典中,会自动创建相应的键并添加对应的值进去。

  • 1.  fromkeys()
      fromkeys()方法用于创建并返回一个新的字典,它有两个参数:第一个参数是字典的键;第二个参数是可选的,是传入健对应的值,如果不提供,则认是None。
      example1:>>>dict1 = { }
           >>>dict1.fromkeys((1, 2, 3))
           {1: None, 2: None, 3: None}
           >>>dict2 = { }
           >>>dict2.fromkeys((1, 2, 3), “Number”)
           {1: ‘Number’, 2: ‘Number’, 3: ‘Number’}
           >>>dict3 = { }
           >>>dict3.fromkeys((1, 2, 3), (“one”, “two”, “three”))
           {1: (‘one’, ‘two’, ‘three’), 2: (‘one’, ‘two’, ‘three’), 3: (‘one’, ‘two’, ‘three’)}
      在dict3.fromkeys((1, 2, 3), ("one", "two", "three"))的结果中fromkeys()方法并不会将值”one”“two””three”分别赋给键123,因为fromkeys()把("one”, "two", "three")当成一个值了。
  • 2.  keys()、values()和 items()
      访问字典的方法有keys()、values()和items()。
      keys()用于返回字典中的健,values()用于返回字典中所有的值,items()用于返回字典中所有的健值对(也就是项)。
      example2:>>>dict1 = { }
           >>>dict1 = dict1.fromkeys(range(3), “赞”)
           >>>dict1.keys()
           dict_keys([0, 1, 2])
           >>>dict1.values()
           dict_values([‘赞’, ‘赞’, ‘赞’])
           >>>dict1.items()
           dict_items([(0, ‘赞’), (1, ‘赞’), (2, ‘赞’)])
       字典可以很大,有时候我们并不知道提供的项是否在字典中存在,如果不存在,Python就会报错:
           >>>print(dict1[3])
           Traceback (most recent call last):
            File “<pyshell#43>”, line 1, in < module >
             print(dict1[3])
           KeyError: 3
      对于代码调试阶段,报错让程序员及时发现程序存在的问题并进行修改。但是如果程序面向用户了,那么经常报错的程序肯定会被用户所遗弃。
  • 3.  get()
      get()方法提供了更宽松的方式去访问字典项,当键不存在的时候,get()方法并不会报错,只是地返回了一个None,表示什么都没找到。
      example3:>>>dict1 = { }
           >>>dict1 = dict1.fromkeys(range(3), “赞”)
           >>>dict1.get(2)
           ‘赞’
           >>>dict1.get(3)
           >>>
      如果希望找不到数据时返回指定的值,那么可以在第二个参数设置对应的认返回值:
           >>>dict1.get(3,“没有”)
           ‘没有’
      如果不知道一个键是否在字典中,那么可以使用成员资格操作符(in 或 not in)来判断:
           >>>2 in dict1
           True
           >>>3 in dict1
           False
      在字典中检查键的成员资格比序列更高效,当数据规模相当大的时候,两者的差距会很明显,因为字典是采用哈希的方法一对一找到成员,而序列则是采取迭代的方式逐个比对。最后要注意的一点是,字典里查找的是键而不是值,但是在序列中查找的是元素的值而不是元素的索引。
      如果需要清空一个字典,则使用clear() 方法
           >>> dict1
           {0: ‘赞’, 1: ‘赞’, 2: ‘赞’}
           >>>dict1.clear()
           >>> dict1
           { }
      有的人可能会使用将变量名赋值为一个空字典的方法来清空字典,这样做存在一定的弊端:
      example4:>>>a ={“姓名”:“小明”}
           >>>b = a
           >>>b
           {‘姓名’: ‘小明’}
           >>>a = { }
           >>>a
           { }
           >>>b
           {‘姓名’: ‘小明’}
      从上面的例子中可以看出,ab指向同一个字典,我们试图通过将a重新指向一个空字典来达到清空的效果时,却发现原来的字典并没有被真正清空,只是a指向了一个新的空字典而已。所以这种做法在一定条件下会留下安全隐患(例如,账户的数据和密码等资料有可能会被窃取)。
      推荐的做法是使用clear()方法
      example5:>>>a ={“姓名”:“小明”}
           >>>b = a
           >>>b
           {‘姓名’: ‘小明’}
           >>>a.clear()
           >>>a
           { }
           >>>b
           { }
  • 4.  copy()
      copy()方法是复制字典:
      example6:>>>a ={1:“one”, 2:“two”, 3:“three”}
           >>>b = a.copy()
           >>>id(a)
           1480906060424
           >>>id(b)
           1480906060352
           >>>a[1] = “four”
           >>>a
           {1: ‘four’, 2: ‘two’, 3: ‘three’}
           >>>b
           {1: ‘one’, 2: ‘two’, 3: ‘three’}
      上面的例子中,id() 函数用于获取对象的内存地址。
  • 5.  pop()和 popitem()
      pop()是给定键弹出对应的值,而popitem()是弹出一个项:
      example7:>>>a ={1:“one”, 2:“two”, 3:“three”, 4:“four”}
           >>>a.pop(2)
           ‘two’
           >>>a
           {1: ‘one’, 3: ‘three’, 4: ‘four’}
           >>>a.popitem()
           (4, ‘four’)
           >>>a
           {1: ‘one’, 3: ‘three’}
      setdefault() 方法和 get()方法有点相似,但是setdefault()在字典中找不到相应的键时会自动添加
      example8:>>>a ={1:“one”, 2:“two”, 3:“three”, 4:“four”}
           >>>a.setdefault(3)
           ‘three’
           >>>a.setdefault(5)
           >>>a
           {1: ‘one’, 2: ‘two’, 3: ‘three’, 4: ‘four’, 5: None}
  • 6.  update()
      update()方法可以用来更新字典:
      example9:>>>pets={“米奇”:“老鼠”, “汤姆”:“猫”, “小白”:“猪”}
           >>>pets.update(小白 = “狗”)
           >>>pets
           {‘米奇’: ‘老鼠’, ‘汤姆’: ‘猫’, ‘小白’: ‘狗’}
      之前我们学习收集参数的时候说过Python还有另一种收集方式,就是用两个星号(**)表示,两个星号的收集参数表示为将参数们打包成字典的形式。所以收集参数其实有两种打包形式:一是以元组的形式打包,另一种则是以字典的形式打包:
      example10:>>>def test(** params):
               print(“有%d个参数”% len(params))
               print(“它们分别是:”, params)
           >>> test(a=1, b=2, c=3, d=4, e=5)
           有5个参数
           它们分别是: {‘a’: 1, ‘b’: 2, ‘c’: 3, ‘d’: 4, ‘e’: 5}
      当参数带两个星号(**)时,传递给函数的任意个key=value实参会被打包进一个字典中,有打包就有解包:
            >>>a = {“one”:1, “two”:2, “three”:3}
            >>>test(** a)
           有3个参数
           它们分别是: {‘one’: 1, ‘two’: 2, ‘three’: 3}
2. 集合

  关于集合:1. 集合是一个可变容器;
       2. 集合内的数据对象都是唯一的(不能重复);
       3. 集合是无序的存储结构,集合内的数据没有先后关系;
       4. 集合是可迭代对象;
       5. 集合相当于是只有键没有值的字典(键就是集合中的数据);
       6. 集合内的元素是不可变的。

2.1 创建集合

  创建集合有两种方法:一种是直接把一堆元素用大括号({})括起来;另一种是用set()。

  example1:>>>set1 = {“小明”, “小红”, “小丽”}
       >>>set2 = set([“小明”, “小红”, “小丽”])
       >>>set1 == set2
       True

  去除列表[1, 2, 3, 4, 5, 5, 3, 1, 0]中的重复元素:

  example2:>>>list1 = [1, 2, 3, 4, 5, 5, 3, 1, 0]
       >>>list1 = list(set(list1))
       >>>list1
       [0, 1, 2, 3, 4, 5]

  由于set()创造的集合内部是无序的,所以再调用list()将无序的集合转换成列表就不能保证原来的列表的顺序了。如果关注列表中元素的前后顺序问题,使用set()这个函数时就要注意了。

2.2 访问集合

  由于集合中的元素是无序的,所以并不能像列表那样用下标来进行访问,但是可以使用迭代把集合中的数据一个个读取出来:

  example1:>>>set1 = {1, 2, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 1, 0}
       >>>for each in set1:
           print(each, end = ’ ')

       0 1 2 3 4 5

  当然也可以使用innot in判断一个元素是否在集合中已经存在:

       >>>0 in set1
       True
       >>>‘oo’ in set1
       False
       >>>‘xx’ not in set1
       True

  使用add() 方法可以为集合添加元素,使用remove() 方法可以删除集合中已知的元素:

       >>>set1.add(6)
       >>>set1
       {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}
       >>>set1.remove(5)
       >>>set1
       {0, 1, 2, 3, 4, 6}

2.3 不可变集合

  使用frozenset() 函数可以定义不可变集合,即像元组一样不能随意增加删除集合中的元素。

  example1:>>>set1 = frozenset({1, 2, 3, 4, 5})
       >>>set1.add(6)
       Traceback (most recent call last):
        File “<pyshell#26>”, line 1, in < module >
         set1.add(6)
       AttributeError: ‘frozenset’ object has no attribute ‘add’

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