刻意练习：Python基础 -- Task06. 字典与集合

背景

我们准备利用17天时间，将 “Python基础的刻意练习” 分为如下任务：

• Task01：变量、运算符与数据类型（1day）
• Task02：条件与循环（1day）
• Task03：列表与元组（2day）
• Task04：字符串与序列（1day）
• Task05：函数与Lambda表达式（2day）
• Task06：字典与集合（1day）
• Task07：文件与文件系统（2day）
• Task08：异常处理（1day）
• Task09：else 与 with 语句（1day）
• Task10：类与对象（2day）
• Task11：魔法方法（2day）
• Task12：模块（1day）

这是我的第六次打卡内容。我学习 Python 的思路是，先去熟悉 Python 的整体语法框架与自己熟悉的编程语言进行知识点的连接，后面遇到问题再来慢慢补充，慢慢形成自己的知识结构。

Python 基础语法

1. 字典

• 序列是以连续的整数为索引，与此不同的是，字典以"关键字"为索引，关键字可以是任意不可变类型，通常用字符串或数值。
• 字典是 Python 唯一的一个 映射类型，字符串、元组、列表属于序列类型。

那么如何快速判断一个数据类型 X 是不是可变类型的呢？两种方法：

• 麻烦方法：用 id(X) 函数，对 X 进行某种操作，比较操作前后的 id，如果不一样，则 X 不可变，如果一样，则 X 可变。
• 便捷方法：用 hash(X)，只要不报错，证明 X 可被哈希，即不可变，反过来不可被哈希，即可变。

i = 1
print(id(i))  # 140732167000896
i = i + 2
print(id(i))  # 140732167000960l = [1, 2]
print(id(l))  # 4300825160
l.append('Python')
print(id(l))  # 4300825160

• 整数 i 在加 1 之后的 id 和之前不一样，因此加完之后的这个 i (虽然名字没变)，但是不是加前的那个 i 了，因此整数是不可更改的。
• 列表 l 在附加 'Python' 之后的 id 和之前一样，因此列表是可更改的。

print(hash('Name'))  # -9215951442099718823print(hash((1, 2, 'Python')))  # 823362308207799471print(hash([1, 2, 'Python']))
# TypeError: unhashable type: 'list'

• 字符和元组 都能被哈希，因此它们是不可更改的。列表不能被哈希，因此它是可更改的。

「字典」定义语法为 {元素1, 元素2, ..., 元素n}

• 其中每一个元素是一个「键值对」- 键:值 (key:value)
• 关键点是「大括号 {}」,「逗号 ,」和「冒号 :」
• 大括号 把所有元素绑在一起
• 逗号 将每个键值对一一分开
• 冒号 将键和值分开

创建和访问字典

• 字典是无序的 键：值对（key:value 对）集合，键必须是互不相同的（在同一个字典之内）。

brand = ['李宁', '耐克', '阿迪达斯']
slogan = ['一切皆有可能', 'Just do it', 'Impossible is nothing']
print('耐克的口号是:', slogan[brand.index('耐克')])  
# 耐克的口号是: Just do itdict1 = {'李宁': '一切皆有可能', '耐克': 'Just do it', '阿迪达斯': 'Impossible is nothing'}
print('耐克的口号是:', dict1['耐克'])  
# 耐克的口号是: Just do itdict2 = {1: 'one', 2: 'two', 3: 'three'}
print(dict2)  # {1: 'one', 2: 'two', 3: 'three'}
print(dict2[1])  # onedict3 = {'rice': 35, 'wheat': 101, 'corn': 67}
print(dict3)  # {'wheat': 101, 'corn': 67, 'rice': 35}
print(dict3['rice'])  # 35

• dict(object) 函数用于创建一个字典。
• dict() -> new empty dictionary
• dict(mapping) -> new dictionary initialized from a mapping object’s (key, value) pairs
• dict(iterable) -> new dictionary initialized as if via:

d = {}
for k, v in iterable:d[k] = v

• dict(**kwargs) -> new dictionary initialized with the name=value pairs in the keyword argument list. For example: dict(one=1, two=2)

dict4 = dict([('apple', 4139), ('peach', 4127), ('cherry', 4098)])
print(dict4)  # {'cherry': 4098, 'apple': 4139, 'peach': 4127}dict4 = dict((('apple', 4139), ('peach', 4127), ('cherry', 4098)))
print(dict4)  # {'peach': 4127, 'cherry': 4098, 'apple': 4139}

• dict 内部存放的顺序和 key 放入的顺序是没有关系的。
• dict 查找和插入的速度极快，不会随着 key 的增加而增加，但是需要占用大量的内存。
• 把数据放入 dict 还可以直接通过 key 放入。
• 一个 key 只能对应一个 value，多次对一个 key 放入 value，后面的值会把前面的值冲掉。

dict5 = dict(a=1, b=2, c=3)
print(dict5)  
# {'b': 2, 'a': 1, 'c': 3}dict5['a'] = 11
print(dict5)  
# {'b': 2, 'a': 11, 'c': 3}dict5['d'] = 4
print(dict5)  
# {'d': 4, 'c': 3, 'a': 11, 'b': 2}

字典的内置方法

• dict.fromkeys(seq[, value]) 用于创建一个新字典，以序列 seq 中元素做字典的键，value 为字典所有键对应的初始值。

seq = ('name', 'age', 'sex')
dict6 = dict.fromkeys(seq)
print("新的字典为 : %s" % str(dict6))  
# 新的字典为 : {'name': None, 'age': None, 'sex': None}dict6 = dict.fromkeys(seq, 10)
print("新的字典为 : %s" % str(dict6))  
# 新的字典为 : {'name': 10, 'age': 10, 'sex': 10}dict6 = dict.fromkeys(seq, ('小马', '8', '男'))
print("新的字典为 : %s" % str(dict6))  
# 新的字典为 : {'name': ('小马', '8', '男'), 'age': ('小马', '8', '男'), 'sex': ('小马', '8', '男')}

• dict.keys()返回一个可迭代对象，可以使用 list() 来转换为列表。

dict = {'Name': 'lsgogroup', 'Age': 7}
print(dict.keys())  # dict_keys(['Name', 'Age'])
lst = list(dict.keys())  # 转换为列表
print(lst)  # ['Name', 'Age']

• dict.values()返回一个迭代器，可以使用 list() 来转换为列表，列表为字典中的所有值。

dict = {'Sex': 'female', 'Age': 7, 'Name': 'Zara'}
print("字典所有值为 : ", list(dict.values()))  
# 字典所有值为 :  [7, 'female', 'Zara']

• dict.items()以列表返回可遍历的(键, 值) 元组数组。

dict = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 7}
print("Value : %s" % dict.items())  
# Value : dict_items([('Name', 'Lsgogroup'), ('Age', 7)])print(tuple(dict.items()))  
# (('Name', 'Lsgogroup'), ('Age', 7))

• dict.get(key, default=None)返回指定键的值，如果值不在字典中返回默认值。

dict = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 27}
print("Age 值为 : %s" % dict.get('Age'))  # Age 值为 : 27
print("Sex 值为 : %s" % dict.get('Sex', "NA"))  # Sex 值为 : NA

• key in dict in 操作符用于判断键是否存在于字典中，如果键在字典 dict 里返回true，否则返回false。而not in操作符刚好相反，如果键在字典 dict 里返回false，否则返回true。

dict = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 7}# 检测键 Age 是否存在
if 'Age' in dict:print("键 Age 存在")
else:print("键 Age 不存在")# 检测键 Sex 是否存在
if 'Sex' in dict:print("键 Sex 存在")
else:print("键 Sex 不存在")# not in
# 检测键 Age 是否存在
if 'Age' not in dict:print("键 Age 不存在")
else:print("键 Age 存在")# 键 Age 存在
# 键 Sex 不存在
# 键 Age 存在

• dict.clear()用于删除字典内所有元素。

dict = {'Name': 'Zara', 'Age': 7}
print("字典长度 : %d" % len(dict))  # 字典长度 : 2
dict.clear()
print("字典删除后长度 : %d" % len(dict))  # 字典删除后长度 : 0

• dict.copy()返回一个字典的浅复制。

Sample1：

dict1 = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 7, 'Class': 'First'}
dict2 = dict1.copy()
print("新复制的字典为 : ", dict2)  
# 新复制的字典为 :  {'Age': 7, 'Name': 'Lsgogroup', 'Class': 'First'}

Sample2：直接赋值和 copy 的区别

dict1 = {'user': 'lsgogroup', 'num': [1, 2, 3]}# 引用对象
dict2 = dict1  
# 深拷贝父对象（一级目录），子对象（二级目录）不拷贝，还是引用
dict3 = dict1.copy()  print(id(dict1))  # 148635574728
print(id(dict2))  # 148635574728
print(id(dict3))  # 148635574344# 修改 data 数据
dict1['user'] = 'root'
dict1['num'].remove(1)# 输出结果
print(dict1)  # {'user': 'root', 'num': [2, 3]}
print(dict2)  # {'user': 'root', 'num': [2, 3]}
print(dict3)  # {'user': 'runoob', 'num': [2, 3]}

• dict.pop(key[,default])删除字典给定键 key 所对应的值，返回值为被删除的值。key 值必须给出。 否则，返回 default 值。
• del dict[key] 删除字典给定键 key 所对应的值。

dict1 = {1: "a", 2: [1, 2]}
print(dict1.pop(1), dict1)  # a {2: [1, 2]}# 设置默认值，必须添加，否则报错
print(dict1.pop(3, "nokey"), dict1)  # nokey {2: [1, 2]}del dict1[2]
print(dict1)  # {}

• dict.popitem()随机返回并删除字典中的一对键和值，如果字典已经为空，却调用了此方法，就报出KeyError异常。

dict1 = {1: "a", 2: [1, 2]}
print(dict1.popitem())  # (1, 'a')
print(dict1)  # {2: [1, 2]}

• dict.setdefault(key, default=None)和get()方法 类似, 如果键不存在于字典中，将会添加键并将值设为默认值。

dict = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 7}
print("Age 键的值为 : %s" % dict.setdefault('Age', None))  # Age 键的值为 : 7
print("Sex 键的值为 : %s" % dict.setdefault('Sex', None))  # Sex 键的值为 : None
print("新字典为：", dict)  
# 新字典为： {'Age': 7, 'Name': 'Lsgogroup', 'Sex': None}

• dict.update(dict2)把字典参数 dict2 的 key/value(键/值) 对更新到字典 dict 里。

dict = {'Name': 'Lsgogroup', 'Age': 7}
dict2 = {'Sex': 'female', 'Age': 8}
dict.update(dict2)
print("更新字典 dict : ", dict)  
# 更新字典 dict :  {'Sex': 'female', 'Age': 8, 'Name': 'Lsgogroup'}

2. 集合

• 与dict类似，set也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，没有重复的key。

num = {}
print(type(num))  # <class 'dict'>
num = {1, 2, 3, 4}
print(type(num))  # <class 'set'>

集合的创建

• 直接把一堆元素用花括号括起来{元素1, 元素2, ..., 元素n}，重复元素在set中会被自动被过滤。

basket = {'apple', 'orange', 'apple', 'pear', 'orange', 'banana'}
print(basket)  # {'banana', 'apple', 'pear', 'orange'}

• 使用set(value)工厂函数，把列表或元组转换成集合。

a = set('abracadabra')
print(a)  
# {'r', 'b', 'd', 'c', 'a'}b = set(("Google", "Lsgogroup", "Taobao", "Taobao"))
print(b)  
# {'Taobao', 'Lsgogroup', 'Google'}c = set(["Google", "Lsgogroup", "Taobao", "Google"])
print(c)  
# {'Taobao', 'Lsgogroup', 'Google'}

• 去掉列表中重复的元素

lst = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 5, 3, 1]temp = []
for item in lst:if item not in temp:temp.append(item)print(temp)  # [0, 1, 2, 3, 4, 5]a = set(lst)
print(list(a))  # [0, 1, 2, 3, 4, 5]

从结果发现集合的两个特点：无序 (unordered) 和唯一 (unique)。由于 set 存储的是无序集合，所以我们没法通过索引来访问，但是可以判断一个元素是否在集合中。

访问集合中的值

• 可以使用for把集合中的数据一个个读取出来。

thisset = set(['Google', 'Baidu', 'Taobao'])
for item in thisset:print(item)# Baidu
# Google
# Taobao

• 可以通过in或not in判断一个元素是否在集合中已经存在

thisset = set(['Google', 'Baidu', 'Taobao'])
print('Taobao' in thisset)  # True
print('Facebook' not in thisset)  # True

集合的内置方法

• set.add(elmnt)用于给集合添加元素，如果添加的元素在集合中已存在，则不执行任何操作。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
fruits.add("orange")
print(fruits)  
# {'orange', 'cherry', 'banana', 'apple'}fruits.add("apple")
print(fruits)  
# {'orange', 'cherry', 'banana', 'apple'}

• set.remove(item)用于移除集合中的指定元素。

fruits = {"apple", "banana", "cherry"}
fruits.remove("banana")
print(fruits)  # {'apple', 'cherry'}

• set.update(set)用于修改当前集合，可以添加新的元素或集合到当前集合中，如果添加的元素在集合中已存在，则该元素只会出现一次，重复的会忽略。

x = {"apple", "banana", "cherry"}
y = {"google", "baidu", "apple"}
x.update(y)
print(x)  
# {'cherry', 'banana', 'apple', 'google', 'baidu'}

• 由于 set 是无序和无重复元素的集合，所以两个或多个 set 可以做数学意义上的集合操作。
• set.intersection(set1, set2 ...)用于返回两个或更多集合中都包含的元素，即交集。
• set.union(set1, set2...)返回两个集合的并集，即包含了所有集合的元素，重复的元素只会出现一次。
• set.difference(set) 返回集合的差集，即返回的集合元素包含在第一个集合中，但不包含在第二个集合（方法的参数）中。

a = set('abracadabra')
b = set('alacazam')
print(a)  # {'r', 'a', 'c', 'b', 'd'}
print(b)  # {'c', 'a', 'l', 'm', 'z'}# 交集
print(a & b)  # {'c', 'a'}
c = a.intersection(b)
print(c)  # {'a', 'c'}# 并集
print(a | b)  # {'l', 'd', 'm', 'b', 'a', 'r', 'z', 'c'}
c = a.union(b)
print(c)  # {'c', 'a', 'd', 'm', 'r', 'b', 'z', 'l'}# 差集
print(a - b)  # {'d', 'b', 'r'}
c = a.difference(b)
print(c)  # {'b', 'd', 'r'}

• set.issubset(set)用于判断集合的所有元素是否都包含在指定集合中，如果是则返回 True，否则返回 False。

x = {"a", "b", "c"}
y = {"f", "e", "d", "c", "b", "a"}
z = x.issubset(y)
print(z)  # Truex = {"a", "b", "c"}
y = {"f", "e", "d", "c", "b"}
z = x.issubset(y)
print(z)  # False

• set.issuperset(set)用于判断指定集合的所有元素是否都包含在原始的集合中，如果是则返回 True，否则返回 False。

x = {"f", "e", "d", "c", "b", "a"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.issuperset(y)
print(z)  # Truex = {"f", "e", "d", "c", "b"}
y = {"a", "b", "c"}
z = x.issuperset(y)
print(z)  # False

3. 不可变集合

• frozenset([iterable]) 返回一个冻结的集合，冻结后集合不能再添加或删除任何元素。

a = frozenset(range(10))  # 生成一个新的不可变集合
print(a)  
# frozenset({0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9})b = frozenset('lsgogroup')
print(b)  
# frozenset({'g', 's', 'p', 'r', 'u', 'o', 'l'})

总结

好了，到此为止有关于 字典 和 集合 部分就介绍完了，大家要根据上面的例子多多体会，只有刻意练习才能掌握一门技术，没有捷径的，加油啊！See You！

参考文献：

• https://www.runoob.com/python3/python3-tutorial.html
• https://www.bilibili.com/video/av4050443
• https://mp.weixin.qq.com/s/DZ589xEbOQ2QLtiq8mP1qQ

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