python 学习之dict和set类型

什么是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。

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

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。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key，value是否可变无所谓：

{
    '': [1, 2, 3],  # key 是 str，value是list
    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。

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
}

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}

下面更新一下dict

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

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。

例子：请用 for 循环遍历如下的dict，打印出 name: score 来。

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

什么是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 的方式是调用 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
set(['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。

请用set表示班里的4位同学：

Adam, Lisa, Bart, Paul

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

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。

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。

例子：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'

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]

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

所以用add()可以直接添加，而remove()前需要判断。