大学python教材实验七字典与集合答案_python学习笔记-7-字典和集合

dict

Python内置了字典:dict的支持,使用键-值(key-value)存储,具有极快的查找速度。

假设要根据同学的名字查找对应的成绩,需要两个list:

names = ['MUO', 'GUO', 'GAO']

scores = [95, 75, 85]

给定一个名字,要查找对应的成绩,就先要在names中找到对应的位置,再从scores取出对应的成绩,list越长,耗时越长。

如果用dict实现,只需要一个“名字”-“成绩”的对照表,直接根据名字查找成绩,无论这个表有多大,查找速度都不会变慢。

>>> d = {'MUO': 95, 'GUO': 75, 'GAO': 85}

>>> d['MUO']

95

把数据放入dict的方法,除了初始化时指定外,还可以通过key放入:

>>> d['Adam'] = 67

>>> d['Adam']

67

由于一个key只能对应一个value,所以,多次对一个key放入value,后面的值会把前面的值冲掉:

>>> d['Jack'] = 90

>>> d['Jack']

90

>>> d['Jack'] = 88

>>> d['Jack']

88

如果key不存在,dict就会报错:

>>> d['AN']

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

KeyError: 'AN'

要避免key不存在的错误,有两种办法,一是通过in判断key是否存在:

>>> 'AN' in d

False

二是通过dict提供的get()方法,如果key不存在,可以返回None,或者自己指定的value:

>>> d.get('AN')

>>> d.get('AN', -1)

-1

注意:返回None的时候Python的交互环境不显示结果。

要删除一个key,用pop(key)方法,对应的value也会从dict中删除:

>>> d.pop('GUO')

75

>>> d

{'MUO': 95, 'GAO': 85}

请务必注意,dict内部存放的顺序和key放入的顺序是没有关系的。

和list比较,dict有以下几个特点:

查找和插入的速度极快,不会随着key的增加而变慢;

需要占用大量的内存,内存浪费多。

而list相反:

查找和插入的时间随着元素的增加而增加;

占用空间小,浪费内存很少。

所以,dict是用空间来换取时间的一种方法。

dict可以用在需要高速查找的很多地方,在Python代码中几乎无处不在,正确使用dict非常重要,需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象。

这是因为dict根据key来计算value的存储位置,如果每次计算相同的key得出的结果不同,那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法(Hash)。

要保证hash的正确性,作为key的对象就不能变。在Python中,字符串、整数等都是不可变的,因此,可以放心地作为key。而list是可变的,就不能作为key:

>>> key = [1, 2, 3]

>>> d[key] = 'a list'

Traceback (most recent call last):

File "", line 1, in

TypeError: unhashable type: 'list'

set

set和dict类似,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。

要创建一个set,需要提供一个list作为输入集合:

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

>>> s

{1, 2, 3}

注意,传入的参数[1, 2, 3]是一个list,而显示的{1, 2, 3}只是告诉你这个set内部有1,2,3这3个元素,显示的顺序也不表示set是有序的。。

重复元素在set中自动被过滤:

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

>>> s

{1, 2, 3}

通过add(key)方法可以添加元素到set中,可以重复添加,但不会有效果:

>>> s.add(4)

>>> s

{1, 2, 3, 4}

>>> s.add(4)

>>> s

{1, 2, 3, 4}

通过remove(key)方法可以删除元素:

>>> s.remove(4)

>>> s

{1, 2, 3}

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合,因此,两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作:

>>> s1 = set([1, 2, 3])

>>> s2 = set([2, 3, 4])

>>> s1 & s2

{2, 3}

>>> s1 | s2

{1, 2, 3, 4}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储对应的value,但是,set的原理和dict一样,所以,同样不可以放入可变对象,因为无法判断两个可变对象是否相等,也就无法保证set内部“不会有重复元素”。试试把list放入set,看看是否会报错。

再议不可变对象

上面我们讲了,str是不变对象,而list是可变对象。

对于可变对象,比如list,对list进行操作,list内部的内容是会变化的,比如:

>>> a = ['c', 'b', 'a']

>>> a.sort()

>>> a

['a', 'b', 'c']

而对于不可变对象,比如str,对str进行操作呢:

>>> a = 'abc'

>>> a.replace('a', 'A')

'Abc'

>>> a

'abc'

虽然字符串有个replace()方法,也确实变出了'Abc',但变量a最后仍是'abc',应该怎么理解呢?

我们先把代码改成下面这样:

>>> a = 'abc'

>>> b = a.replace('a', 'A')

>>> b

'Abc'

>>> a

'abc'

要始终牢记的是,a是变量,而'abc'才是字符串对象!有些时候,我们经常说,对象a的内容是'abc',但其实是指,a本身是一个变量,它指向的对象的内容才是'abc'

当调用a.replace('a', 'A')时,实际上调用方法replace是作用在字符串对象'abc'上的,而这个方法虽然名字叫replace,但却没有改变字符串'abc'的内容。相反,replace方法创建了一个新字符串'Abc'并返回,如果我们用变量b指向该新字符串,就容易理解了,变量a仍指向原有的字符串'abc',但变量b却指向新字符串'Abc'了:

所以,对于不变对象来说,调用对象自身的任意方法,也不会改变该对象自身的内容。相反,这些方法会创建新的对象并返回,这样,就保证了不可变对象本身永远是不可变的。

小结

使用key-value存储结构的dict在Python中非常有用,选择不可变对象作为key很重要,最常用的key是字符串。

tuple虽然是不变对象,但试试把(1, 2, 3)和(1, [2, 3])放入dict或set中,并解释结果。

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