python入门之dict容器、set容器

dict容器

dict类似于js的obj对象,写法如下:

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49
}

在定义里,我们使用花括号{}表示这是一个dict,然后key和value之间使用冒号:分割,并且每一组key:value的最后,以逗号,表示这一组的结束。
我们也可以使用以下的方式定义一个dict。

d=dict();
print(d) #{}

dict提供通过key找到对应value的功能,通过d[key]的形式,就可以得到对应的value。

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49,
    'Gaven': 86
}
print(d['Bob']) # ==> 60
print(d['Alice']) # ==> 45

这和list通过下标找到对应位置的元素是类似的。
回顾一下前面使用下标的方式访问list元素的时候,当下标不存在时,就会引发错误,在dict中,也是一样的,当对应的key不存在时,也会引发错误。

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49,
    'Gaven': 86
}
print(d['Dodo'])
# 抛出异常
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'Dodo'

它的意思是key不存在,因此我们在需要通过key找到value时,一定要先判断key存不存在,然后才使用上面的方式获取对应的value,以避免错误。

if 'Alice' in d:
    print(d['Alice']) # ==> 45
if 'Dodo' in d: # Dodo不存在,所以不会走下面的逻辑
    print(d['Dodo'])

除了使用这种方法,还有一种方法可以通过key来获取对应的value,这种方法不会引起错误,dict本身提供get方法,把key当作参数传递给get方法,就可以获取对应的value,当key不存在时,也不会报错,而是返回None。

print(d.get('Alice')) # ==> 45
print(d.get('Dodo')) # ==> None

因为通过get方法在代码实现上更加简单,且不会引起错误,因此更加推荐使用get方法来获取dict的元素。

添加dict元素
dict是可变的,我们随时可以往dict中添加新的key-value,比如对于上节课的成绩dict:

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49
}

需要往里面添加Dodo、Mimi的成绩时,可以使用赋值语句往里面添加元素:

d['Mimi'] = 72
d['Dodo'] = 88
print(d)

实际上,value可以是任意类型的元素,可以是list、tuple等,假如Mimi近两次成绩分别是72,73,Dodo近两次的成绩分别是88,90,则可以使用赋值语句往dict中添加list元素。

d['Mimi'] = [72, 73]
d['Dodo'] = [88, 90]
print(d)

此后,如果Mimi、Dodo的第三次成绩也出来了,分别是75,90,则可以先通过key把对应的value查询出来,然后再往类型是list的value中添加第三次的成绩。

d['Mimi'].append(75)
d['Dodo'].append(90)
print(d)

删除dict元素
dict提供便捷的pop()方法,允许我们快速删除元素,pop()方法需要指定需要删除的元素的key,并返回对应的value。
假设Alice转校了,需要把Alice的成绩删除,可以这样写:

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49
}
print(d) # ==> {'Alice': 45, 'Bob': 60, 'Candy': 75, 'David': 86, 'Ellena': 49}
alice_score= d.pop('Alice')
print(alice_score) # ==> 45
print(d) # ==> {'Bob': 60, 'Candy': 75, 'David': 86, 'Ellena': 49}

需要注意的是,pop()方法的参数是dict中的key,当key不存在时,同样会引起错误。比如在上述操作中,已经把Alice的成绩删除了,假如再次pop('Alice'),将会引发错误。

d.pop('Alice')
# 报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'Alice'

dict的特点
查找速度快: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。

有序与无序:在Python3.5之前,dict中的元素是无序的,也就是dict中元素的插入顺序和打印顺序未必一致,比如使用Python3.5之前的版本执行以下代码:

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49
}
print(d) # ==> {'Bob': 60, 'Ellena': 49, 'Alice': 45, 'Candy': 75, 'David': 86}

可以看到,打印的顺序和定义的顺序并不一致。
但是在Python3.6、Python3.7版本中,却得到了有序的结果。

print(d) # ==> {'Alice': 45, 'Bob': 60, 'Candy': 75, 'David': 86, 'Ellena': 49}

为什么在不同的版本中,会得到不一样的结果呢?这是因为底层的实现发生了改变,我们可以认为在Python3.6的版本以后,dict是有序的,但是一般而言,为了避免不必要的误解,一般在需要有序的dict时,我们会使用一种叫做Ordereddict的字典,来确保有序。

key不可变:对于基础数据类型,字符串、数字等,这些都是不可变的,可以作为dict的key,而对于复杂数据类型,经过前面的学习,我们知道tuple是不可变的,list是可变的,因此tuple可以作为dict的key,但是list不可以作为dict的key,否则将会报错。

key = (1, 2, 3) # 以tuple作为key
d[key] = True
key = [1, 2, 3]
d[key] = True
# 报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

遍历dict
遍历dict有两种方法, 第一种是遍历dict的所有key,并通过key获得对应的value。

d = {
    'Alice': 45,
    'Bob': 60,
    'Candy': 75,
    'David': 86,
    'Ellena': 49
}
for key in d: # 遍历d的key
    value = d[key]
    if value > 60:
        print(key, value)
# ==> Candy 75
# ==> David 86

第二种方法是通过dict提供的items()方法,items()方法会返回dict中所有的元素,每个元素包含key和value。

for key, value in d.items():
    if value > 60:
        print(key, value)
# ==> Candy 75
# ==> David 86

操作dict的其他方法

获取dict的所有key:dict提供keys()函数,可以返回dict中所有的key。

d = {'Alice': [50, 61, 66], 'Bob': [80, 61, 66], 'Candy': [88, 75, 90]}
for key in d.keys():
    print(key)
# ==> Alice
# ==> Bob
# ==> Candy

获取dict所有的value:dict提供values()函数,可以返回dict中所有的value。

d = {'Alice': [50, 61, 66], 'Bob': [80, 61, 66], 'Candy': [88, 75, 90]}
for key in d.values():
    print(key)
# ==> [50, 61, 66]
# ==> [80, 61, 66]
# ==> [88, 75, 90]

清除所有元素:dict提供clear()函数,可以直接清除dict中所有的元素。

d = {'Alice': [50, 61, 66], 'Bob': [80, 61, 66], 'Candy': [88, 75, 90]}
print(d) # ==> {'Alice': [50, 61, 66], 'Bob': [80, 61, 66], 'Candy': [88, 75, 90]}
d.clear()
print(d) # ==> {}

set容器

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和list类似,拥有一系列元素,但是set和list不一样,set里面的元素是不允许重复的,而list里面可以包含相同的元素;set与list的另一个区别是,set里面的元素是没有顺序的。
创建set的方式是使用set(),并传入一个list,list的元素将会被转换成set的元素。

s = set([1, 4, 3, 2, 5])
print(s) # ==> set([1, 2, 3, 4, 5])

需要注意的是,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。
另外,set不能包含重复的元素,我们传入重复的元素看看会发生什么。

s = set([1, 4, 3, 2, 5, 4, 2, 3, 1])
print(s) # ==> set([1, 2, 3, 4, 5])

可以看到,在传入set()的list中,包含了重复的元素,但是打印的时候,相同的元素只保留了一个,重复的元素都被去掉了,这是set的一个重要特点

读取set元素
由于set里面的元素是没有顺序的,因此我们不能像list那样通过索引来访问。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,这个时候我们可以使用in来判断某个元素是否在set中。

names = ['Alice', 'Bob', 'Candy', 'David', 'Ellena']
name_set = set(names)

'Alice' in name_set # ==> True
'Bobby' in name_set # ==>False
'bob' in name_set # ==> False

这个时候是否输出了不符合预期的结果?'Bob'是在name_set里面的,为什么输出了False呢?这是因为set元素是区分大小写的,必须大小写完全匹配,才能判断该元素在set里面。

添加set元素
set提供了add()方法,我们可以使用add()方法,往set里面添加元素。

names = ['Alice', 'Bob', 'Candy', 'David', 'Ellena']
name_set = set(names)
name_set.add('Gina')
print(name_set) # ==> set(['Gina', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Ellena', 'Bob'])

可以看到,'Gina'已经添加到name_set里面去了。对于set,如果添加一个已经存在的元素,不会报错,也不会改变什么。

names = ['Alice', 'Bob', 'Candy', 'David', 'Ellena']
name_set = set(names)
name_set.add('Alice')
print(name_set) # ==> set(['Bob', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David'])

有些时候需要批量往set里面添加元素,如果一个一个add是比较麻烦的,有没有批量往set里面添加元素的方法呢?
set提供了update()方法,可以一次性给set添加多个元素。
比如,新来了一批同学,名字分别是['Hally', 'Isen', 'Jenny', 'Karl'],则可以使用update()方法,批量往set中添加。

names = ['Alice', 'Bob', 'Candy', 'David', 'Ellena']
new_names = ['Hally', 'Isen', 'Jenny', 'Karl']
name_set = set(names)
name_set.update(new_names) # ==> set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
print(name_set)

删除set元素
和list、dict一样,有时候我们也需要考虑删除set的元素。
set提供了remove()方法允许我们删除set中的元素。

name_set = set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.remove('Jenny')
print(name_set) # ==> set(['Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])

需要注意的是,如果remove的元素不在set里面的话,那么将会引发错误。

name_set = set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.remove('Jenny')
print(name_set) # ==> set(['Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.remove('Jenny') # ==> 重复remove 'Jenny'
# 引起错误
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'Jenny'

因此,使用remove()方法,我们需要格外小心,需要提前判断要remove()的元素是否在set里面,确保存在后,再进行remove。

操作set的其他方法
除了使用remove()方法删除元素以外,还可以使用discard()方法删除元素,并且,和remove()不同的是,当元素不存在时,使用discard()并不会引发错误,所以使用discard()是更加高效的一个方法。

name_set = set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.discard('Jenny')
print(name_set) # ==> set(['Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.discard('Jenny')
print(name_set) # ==> set(['Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl']

清除所有元素的方法clear()
和dict一样,set也提供了clear()方法,可以快速清除set中的所有元素。

name_set = set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
print(name_set) # ==> set(['Jenny', 'Ellena', 'Alice', 'Candy', 'David', 'Hally', 'Bob', 'Isen', 'Karl'])
name_set.clear()
print(name_set) # ==> set([])

set提供方法判断两个set之间的关系,比如两个集合set,判断其中一个set是否为另外一个set的子集或者超集。

s1 = set([1, 2, 3, 4, 5])
s2 = set([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
# 判断s1是否为s2的子集
s1.issubset(s2) # ==> True
# 判断s2是否为s1的超集
s2.issuperset(s1) # ==> True

判断集合是否重合
有时候需要判断两个集合是否有重合的地方,如果使用传统的方法,需要使用for循环一个一个的去判断,非常麻烦,set提供isdisjoint()方法,可以快速判断两个集合是否有重合,如果有重合,返回False,否则返回True。

s1 = set([1, 2, 3, 4, 5])
s2 = set([1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9])
s1.isdisjoint(s2) # ==> False,因为有重复元素1、2、3、4、5
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