Python基础学习--第五篇（Dict和Set类型）

（一）Python之dict

我们已经知道，list 和 tuple 可以用来表示顺序集合，例如，班里同学的名字：
['Adam', 'Lisa', 'Bart']

或者考试的成绩列表：
[95, 85, 59]

但是，要根据名字找到对应的成绩，用两个 list 表示就不方便。
如果把名字和分数关联起来，组成类似的查找表：
'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59

给定一个名字，就可以直接查到分数。
Python的 dict 就是专门干这件事的。用 dict 表示“名字”-“成绩”的查找表如下：
d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}

我们把名字称为key，对应的成绩称为value，dict就是通过 key 来查找 value。
花括号 {} 表示这是一个dict，然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。
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。

（二）Python之访问dict

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

（三）Python中dict的特点

dict的第一个特点是查找速度快，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。
由于dict是按 key 查找，所以，在一个dict中，key不能重复。
dict的第二个特点就是存储的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。
dict的第三个特点是作为 key 的元素必须不可变，Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的，都可以作为 key。但是list是可变的，就不能作为 key。
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。

（四）Python之更新dict

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
}

新增字典内容：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}

修改字典内容：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}

（五）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)
... 
Lisa
Adam
Bart

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。

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

>>> for key in d:

...     print (dic[key])
...

85

59

95

（六）Python之set

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，但是set的元素没有重复，而且是无序的，这点和 dict 的 key很像。

创建set的方法是调用set()函数并传入一个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', 'B', 'C'}

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)
{'A', 'B', 'C'}
>>> 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。

（七）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。

（八）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。
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。

（九）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。

（十)Python之更新set

由于set存储的是一组不重复的无序元素，更新set主要有两类：

添加新的元素到set中：添加元素时，用set的add()方法：

>>> s = set([1, 2, 3]) 

>>> s.add(4) 

>>> print (s)

{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)

{1, 2, 3 }

将元素从set中删除：删除元素，用set的remove()方法

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

>>> s.remove(4) 

>>> print (s)

{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

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