5 dict和set类型

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一、dict类型

1.1 dict的定义

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，非常像关系型数据库。
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。

1.2 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(直接使用名字)：

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：
①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。
②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

1.3 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，即不允许List作为dict的元素，而Tuple允许List作为元素。
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：

{
    '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。

1.4 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}

1.5 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。

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二、Set类型

2.1 set类型的定义

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。

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。

2.2 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、Bill、bart是该班的同学吗？

'Bart' in s
True
'Bill' in s
False
'bart' in s
False

由于上述set不能识别小写的名字，‘Bart’ 和 'bart’被认为是两个不同的元素。
改进set，使得 ‘adam’ 和 'bart’都能返回True如下。

s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul','adam','bart'])
print 'adam' in s
print 'bart' in s

2.3 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。

2.4 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。

2.5 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 "", line 1, in <module>
KeyError: 4

所以用add()可以直接添加，而remove()前需要判断。

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三、练习题

1. 新来的Paul同学成绩是 75 分，请编写一个dict，把Paul同学的成绩也加进去。

d = {
      'Adam': 95,
      'Lisa': 85,
      'Bart': 59
}
d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59,
    'Paul': 75
}

2. 根据如下dict：
   d = {
   ‘Adam’: 95,
   ‘Lisa’: 85,
   ‘Bart’: 59
   }
   请打印出：
   Adam: 95
   Lisa: 85
   Bart: 59

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}
for key in ['Adam', 'Lisa', 'Bart']:
    print "%s: %d"%(key, d[key])  （%s, %d不能更改）

3. 请设计一个dict，可以根据分数来查找名字，已知成绩如下：
   Adam: 95, Lisa: 85, Bart: 59.

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

4. 请根据Paul的成绩 72 更新下面的dict：

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

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

d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}
d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}
for key in d:
    print "%s:%d"%(key,d[key])

6. 请用set表示班里的4位同学：Adam, Lisa, Bart, Paul

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

7. 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'

8. 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]

9. 针对下面的set，给定一个list，对list中的每一个元素，如果在set中，就将其删除，如果不在set中，就添加进去。

s = set(['Adam', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
s = set(['Adam', 'Lisa', 'Paul'])
L = ['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul']
for x in L:
    if x in s:
        s.remove(x)
    else:
        s.add(x)
print s

小结

list、tuple、set和dict是Python中的数据结构，其小结如下：

list	tuple	set	dict
列表是一种非同质的数据结构，以单行和多行、多列的方式存储元素	元组也是一种非同质的数据结构，以单行和多行、多列的方式存储	元组数据结构也是一种非同质的数据结构，但以单行方式存储	字典也是一种非同质的数据结构，存储键值对
列表可以用[ ]表示	元组可以用( )表示	集合可以用{ }来表示	字典可以用{ }来表示
列表允许重复的元素	元组允许重复的元素	集合不允许重复的元素	集合不允许重复的元素，字典不允许重复的键
列表可以在所有列表中使用嵌套	Tuple可以在所有元组之间使用嵌套	集合可以在所有字典中使用嵌套	字典可以在所有字典中使用嵌套
示例: [1, 2, 3, 4, 5]	示例: (1, 2, 3, 4, 5)	示例: {1, 2, 3, 4, 5}	示例: {1, 2, 3, 4, 5}
列表可以用list()函数创建	元组可以用tuple()函数创建	Set可以用set()函数创建	字典可以用dict()函数创建
列表是可变的，即可以在列表中做任何改变	元组是不可变的，即不能对元组做任何改变	集合是可变的，即可以对集合做任何改变。但元素是不重复的	字典是可变的，但是键不能重复
列表是有序的	元组是有序的	集合是无序的	字典是有序的
重新生成一个空列表：l=[]	创建一个空Tuple：t=()	创建一个集合：a=set(); b=set(a)	创建一个空字典：d={}