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Python学习之字典和集合的使用详解

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字典简介

Python 中字典和集合也是非常相近的概念，而且从外观看上去，也有那么一丝丝的相似，Python 语言中字典类型是非常灵活的，在实战中的使用场景非常多，后续项目课中会反复涉及。

本篇博会从字典基本知识入手，为你展开字典类型数据的各个知识点。

首先我们看一下定义：

字典，是可变的无序集合（在 Python 最新版本中，已经变为有序），它是一种以键值对为基本元素，可以存放各种数据类型的容器，用大括号（{}）表示字典的开始和结束，元素之间用逗号（,）进行分隔。

前面这段话的重点是【键值对】，也就是说字典中的每一个元素（每一项）都是由键和值组成的集合，先记住两个单词，键（Key）和值（Value），键值对中间用冒号（:）分隔，例如字典中的一个元素（name:'橡皮擦'），前面的 name 就是键，后面的字符串 橡皮擦 就是值，从键值对可以看出，字典属于一对一的映射关系。

字典的声明

使用空的大括号，可以直接声明一个空字典。

my_dict= {}
print(my_dict)

定义一个只有一个元素的字典。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
print(my_dict)

定义由多个元素的字典。

my_dict= {'name':'橡皮擦','age':19}
print(my_dict)

字典设置时对键和值的要求 键的要求如下： 键要唯一，也就是一个字典对象所有的键必须唯一，出现相同的键值对，只保留最后一个，例如下述代码：

my_dict= {'name':'橡皮擦','name':'擦哥','age':19}
print(my_dict)

键名无法直接修改，只能删除原有键值对，再新增键值对实现对键名的修改。

字典的基本方法

字典作为 Python 中的一个普通对象，其存在一些基本操作方法，具体如下。

字典元素添加

向字典中添加元素，可以使用如下几种形式。

第一种，直接添加，即一次性添加键值对。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict["age"] = 19 # 直接添加
print(my_dict)

用上述方法添加键值对，需要注意添加的键在原字典中不存在，否则会执行更新操作。

第二种，通过 setdefault() 给字典添加新键值对，代码如下：

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.setdefault('age',19)
print(my_dict)

setdefault() 方法添加已存在的键时，不执行添加操作，会返回原键对应的值，请测试下述代码。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.setdefault('name',19)
print(my_dict)

获取字典键对应的值

通过键获取值，有如下两种形式，例如通过指定键查找对应值。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
ret = my_dict['name']
print(ret)

该方法如果指定了一个不存在的键，会直接报错，错误信息如下所示。

---------------------------------------------------------------------------
KeyError    Traceback (most recent call last)
<ipython-input-11-3e4eeea728e6> in <module>
      1 my_dict= {'name':'橡皮擦'}
----> 2 ret = my_dict['name1']
      3 print(ret)

KeyError: 'name1'

使用 get() 方法也可以获取键对应的值，使用该方法获取值的时候，如果键不存在，不会报错，并且返回 None。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
ret = my_dict.get('name1')
print(ret)

如果不希望结果返回 None，可以设置缺省返回值，即使用 get() 方法的第二个参数。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
ret = my_dict.get('name1','无该值')
print(ret)

字典元素的修改

字典由于键不可被修改，所以只能修改值，下面的两个方法都可以修改值。 第一种方法在前文已经学习，即使用中括号加键进行修改，这里咱们不再重复讲解，而为大家介绍 update() 方法，该方法可以通过字典修改原字典。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
print(my_dict)

使用 update() 方法过程中，你需要注意到，该方法还可以对原字典进行新增操作，即当待添加的字典中存在原字典未包含的键时，会执行新增操作。

字典元素的删除

有 1 个函数和 2 个方法可以实现字典元素的删除。 第一个函数是 del()，该函数可以直接删除字典对象，也可以删除字典中的键值对，代码如下：

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
del(my_dict['age'])

print(my_dict)

使用 pop() 方法删除，示例代码如下：

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
ret = my_dict.pop('age')

print(ret)

如果使用 pop() 方法删除不存在的值，会直接报错，未防止该现象发生，可以使用 pop() 方法的第二个参数。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
ret = my_dict.pop('age1',10010)

print(ret)

使用 popitem() 方法会随机删除一个元素，示例代码如下：

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
ret = my_dict.popitem()

print(ret)

字典的遍历

使用 keys()，values() 和 items() 可以对字典进行遍历，其对应关系分别是遍历所有键，遍历所有值，遍历所有键值。

my_dict= {'name':'橡皮擦'}
my_dict.update({'name':'大橡皮擦','age':19})
print(my_dict.keys())
print(my_dict.values())
print(my_dict.items())

输出结果如下：

dict_keys(['name', 'age'])
dict_values(['大橡皮擦', 19])
dict_items([('name', '大橡皮擦'), ('age', 19)])

集合学习

首先依旧是掌握集合的定义，集合是一个无序的，可变的，不重复的容器，集合用大括号（{}）标记开始和结束，中间的元素用逗号进行分隔，集合可以容纳任意类型的数据，而字典其实是特殊的集合，所以在学习的时候，可以对比字典进行练习。

集合的定义 集合也是使用大括号（{}）定义的，但不能使用一个空大括号，这样 Python 会认为声明了一个空字典，如果希望声明空集合，需要用 set() 函数。

my_set= set()
print(my_set)

声明包含一个元素的集合。

my_set = {1,}
print(type(my_set))

集合添加元素

使用 add() 方法可以添加元素，示例代码如下所示：

my_set = set()
my_set.add('橡皮擦')
print(my_set)

使用 update() 可以一次增加一个元素，也可以增加多个元素。

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28})
print(my_set)

集合删除元素

使用 discard()、remove()、pop() 方法可以删除集合中的元素，示例代码如下。 使用 discard() 可以删除指定元素，若元素不存在，不报错（很重要）

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28,'石家庄','产品经理'})


my_set.discard('石家庄')

print(my_set)

使用 remove() 可以删除指定元素，若元素不存在，报错（很重要）

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28,'石家庄','产品经理'})


my_set.remove('石家庄')

print(my_set)

使用 pop() 可以随机删除一个元素，并返回被删除的元素

统计集合个数，判断元素是否存在，清空集合

如题所示，该小节存在 3 个知识点，分别是 len()、in 成员运算符、clear()，示例代码如下。

len() 函数用法

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28,'石家庄','产品经理'})

my_set.discard('石家庄')

print(len(my_set))

in 成员运算符用法

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28,'石家庄','产品经理'})

ret = '石家庄' in my_set

print(ret)

clear() 方法使用

my_set = set()
my_set.update({'橡皮擦',28,'石家庄','产品经理'})

my_set.clear()

print(my_set)

集合运算

Python 语言中的集合于数学中的集合概念基本一致，所以其包含交并差集的计算，接下来为大家逐一说明。

求并集 union() 方法

A = {1,2,3}
B = {4,5,1}
ret = A.union(B)
print(ret)

还可以使用 | 符号。

A = {1,2,3}
B = {4,5,1}
ret = A | B
print(ret)

求交集 intersection() 方法，也可以使用 intersection_update() 方法 二者的区别是前者返回新集合，后者在原集合上进行更新。

A = {1,2,3}
B = {4,5,1}
ret = A.intersection(B)
print(ret)

对比下述代码，查看区别。

A = {1,2,3}
B = {4,5,1}
ret = A.intersection_update(B)
print(ret) # 返回None
print(A)

使用符号 & 也可以实现交集操作，同 intersection() 方法。

求差集 difference() 方法 求差异的时候需要注意谁在前谁在后问题，即 A-B 和 B-A 得到的结果是不同的。

A = {1,2,3}
B = {4,5,1}
ret = A.difference(B)
print(ret)

求差异也可以使用符号 - 实现，代码请自行编写。

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