第5章〓字典与集合







学习目标


 理解字典元素结构。

 掌握字典常用的方法。

 理解集合元素无序、不重复的特点。

 掌握集合常见运算及常用方法，能使用集合解决实际问题。

5.1字典
5.1.1字典的概念与特性
1. 字典的概念


字典（Dict）是Python中唯一的映射类型，是无序可变序列，里面可以包括若干个元素，每个元素是一个键值对，包含键（Key）和值（Value）两个部分，中间使用冒号分隔，表示一种映射关系或对应关系，所有的元素使用一对花括号“{ }”括起来。字典的格式如下。


d = {key1 : value1, key2 : value2,…}



2. 字典特性

字典的键不可出现两次。字典的键必须是唯一的，不可以重复。值是可以重复的，这一点与数据库原理里讲的实体间一对多的联系类似。

字典中元素的键必须是不可变的，可以是任意的不可变类型，如整数、实数、复数、字符串或元组等，不可以使用列表、集合、字典等可变类型作字典的键。

5.1.2字典的创建与删除
1. 字典的创建

创建字典有3种方法： 一种是使用赋值语句直接创建字典，一种是使用dict()函数创建字典，最后一种是使用fromkeys（）方法创建字典。

（1） 使用赋值语句直接创建字典。

使用赋值运算符“=”将一个字典赋值给一个变量即可创建一个字典变量。例如： 


scores = {'数学':85,'物理':78,'化学':92}

scores



结果为： 


{'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}



也可以在赋值的时候创建一个不含任何元素的空字典。

（2） 使用dict()函数创建字典。

使用dict()函数可以将以键值对形式的列表或元组创建为字典。例如，下面的例子都是使用dict()函数创建的字典对象。


scores = dict(［［'数学',85］,［'物理',78］,［'化学',92］］)

scores = dict((('数学',85),('物理',78),('化学',92)))

scores = dict(数学=85,物理=78,化学=92)



第一个是将列表转换为字典，第二个是将元组转换为字典，第三个是通过指定关键字参数创建字典。

也可以通过使用zip()函数将多个序列作为参数，返回由元组构成的列表，然后使用dict()函数创建字典对象。例如：


keys = ［'数学','物理','化学'］

values = ［85,78,92］

scores = zip(keys,values)

scores2 = dict(scores)



（3） 使用fromkeys（）方法创建字典。

fromkeys（）方法创建字典的语法格式为： 


dict.fromkeys(seq［,value］)



其中，参数seq表示字典的键值序列，参数value是可选项，表示字典所有键对应的初始值，如果指定了，那么所有键都有这个相同的值，如果不指定，则所有键都取空值None。 


scores3 = {}

a = scores3.fromkeys(［'英语','语文'］,99)

print(a)

print(scores3)



结果为： 


{'英语': 99, '语文': 99}

{}



不指定value参数则会对所有键取None值。例如： 


scores3 = {}

a = scores3.fromkeys(［'英语','语文'］)

print(a)

print(scores3)



结果为： 


{'英语':None, '语文': None}

{}



注意： 上面的两个例子都说明使用fromkeys()方法会创建新字典，但并不会改变调用此方法的字典内容。另外，创建字典时如果一个键在字典中出现了两次，那么后一个值会覆盖前面的值。

2. 字典删除

使用del命令可以删除字典。例如： 


del scores3



注意： 删除字典时，del命令后面跟随的是字典名称，不能是字典元素。

5.1.3字典元素访问
1. 通过字典键访问


字典元素的访问可以通过字典键进行。与列表元素访问类似，都通过括号“［］”的形式，只不过访问字典元素时，括号里面的内容是键，而列表访问时括号里面的是索引下标。在访问字典元素时，如果键不存在的话则会抛出异常，因此，常常结合选择结构或异常处理结构访问字典，以防代码崩溃。例如： 


scores = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

key = input('请输入要查看的课程： ')

if key in scores:

print(scores［key］)

else:

print(f'课程{key}不存在')



2. 通过get()方法访问

字典对象还提供了一个get()方法用来返回指定键对应的值，但需要注意访问的键不存在时应设置默认值提示，否则返回空值。如下面的语句，如果存在课程就返回其值，不存在课程就给出“没有该课程”的提示。


scores.get('高等数学','没有该课程')



3. 通过setdefault()方法访问

setdefault()方法也可以获取字典中元素的值或者增加新的元素。例如： 


scores = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

print(scores.setdefault('语文','80'))

print(scores)



结果为： 


80

{'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92, '语文': '80'}



4. 字典遍历

字典元素的访问，除了上述3种方法外，还支持for循环遍历访问字典元素。例如： 


scores = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

for item in scores:

print(item,end=' ')#打印键，用空格分隔

print('\\n')

print(scores.keys()) #打印键

print(scores.values())#打印值

print(scores.items())#打印元素



结果为： 


数学 物理 化学 




dict_keys(［'数学', '物理', '化学'］)

dict_values(［85, 78, 92］)

dict_items(［('数学', 85), ('物理', 78), ('化学', 92)］)



5.1.4字典元素的增加、修改与删除
1. 字典元素增加与修改


可以使用键为下标来为字典元素赋值。例如： 


scores = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

scores［'生物'］ = 77

print(scores)



结果为： 


{'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92, '生物': 77}



这里要注意一个问题，如果指定的键在字典中不存在，则表示要向字典中添加一个新的元素。但如果指定的键在字典中存在，表示修改指定的键对应的元素值。例如： 


scores = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

scores［'数学'］ = 77

print(scores)



结果为： 


{'数学':77, '物理': 78, '化学': 92}



除了使用键下标的方式对字典元素增加和修改以外，还可以使用字典的update()方法将另一个字典或可迭代对象（每个元素都包含两个值的元组或类似结构）中的元素一次性全部添加到调用update()方法的字典对象中，如果两个字典中有相同的键，就会以另一个字典中的值为准对调用update()方法的字典进行更新。例如： 


score1 = {'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92}

score2 = {'数学': 80, '英语': 78, '生物': 92}

score1.update(score2)

print(score1)



结果为： 


{'数学': 80, '物理': 78, '化学': 92, '英语': 78, '生物': 92}



2. 字典元素的删除

前面已经提到过可以使用del命令来删除字典的元素，除此以外，还可以使用字典对象的pop()方法删除指定的键对应的元素，同时返回对应的值，实际上就是删除元素并执行弹出值操作，也可以使用popitem()方法按照弹栈的方式（后进先出）删除元素并返回一个包含两个元素的元组（此元组元素对应于字典元素的键和值）。例如： 


score1 = {'数学': 80, '物理': 78, '化学': 92, '英语': 78, '生物': 92}

print(score1.pop('数学'))

length = len(score1)

for i in range(length):

print(score1.popitem())



结果为： 


80

('生物', 92)

('英语', 78)

('化学', 92)

('物理', 78)



5.1.5字典内置函数与方法

表51和表52展示了字典对象的内置函数和常用方法。


表51字典内置函数及功能




字典内置函数
功 能 描 述
cmp(dict1,dict2)
比较两个字典元素
len(dict)
计算字典元素个数及键的数量
str(dict)
输出字典可打印的字符串表示
type(variable)
返回变量类型，如果变量是字典就返回字典类型



表52字典常用方法及功能




字典常用方法
功 能 描 述
clear()
没有参数，删除当前字典对象中所有元素，无返回值
copy()
没有参数，返回调用此方法的字典对象的浅复制
fromkeys(iterable,value=None,/)
以参数iterable中的元素为键，以参数value为值创建并返回字典对象
get(key,default=None)
返回当前字典对象中以参数key为键对应的元素的值，如果没有键为key的元素则返回default值
item()
无参数，返回调用此方法的字典对象的元素，以元组（key,value）的形式
keys()
无参数，返回调用此方法的字典对象的键
pop(k［,d］)
删除以k为键的元素，返回对应的值，d表示字典中没有对应键为k的元素时默认返回的值
popitem()
弹出字典最后一个元素，如果字典空则抛出异常
setdefault()
获取字典中元素的值或者增加新的元素
update(［E,］**F)
使用E和F中的数据对调用此方法的字典对象进行更新，**表示参数F只能接受字典或关键参数
values()
无参数，返回包含调用此方法的字典对象中所有元素值


5.2集合
5.2.1集合的概念

集合(set)类型与数学中集合的概念是一致的，也具有无序性、互异性和确定性三个特征。集合是一个无序可变序列，所有元素放在一对花括号“{ }”中，元素之间使用逗号分隔，同一个集合中的元素都是唯一的，不允许重复。集合元素的类型只能是数字、字符串、元组等不可变类型，不可以用列表、字典或集合作为集合的元素。一般来说，使用集合多为了进行成员测试或者删除重复元素。

5.2.2集合的创建与删除
1. 集合的创建

创建集合有三种方法： 一种是使用赋值语句创建，一种是使用set()函数创建，另一种是使用frozenset()函数创建。

（1） 使用赋值语句创建。

使用赋值运算符将一个集合赋值给一个变量即可创建一个集合变量。例如： 


courses = {'数学', '物理', '化学', '英语', '生物'}

print(type(courses))

print(courses)



结果为： 


<class 'set'>

{'数学', '生物', '英语', '化学', '物理'}



（2） 使用set()函数创建。

使用set()函数可以将列表、元组、字符串、range对象等可迭代对象转换成集合。例如： 


set1 = set(［1,2,2,3,4,5,6,6,6,6,7］)

print(set1)

set2 = set(('a','b','c','d'))

print(set2)

set3 = set('aaabbc')

print(set3)

set4 = set(range(6))

print(set4)



结果为： 


{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}

{'c', 'a', 'd', 'b'}

{'c', 'a', 'b'}

{0, 1, 2, 3, 4, 5}



注意： 上面的例子表明，如果被转换的可迭代对象存在重复元素，在转换后的集合里只保留一个，集合的元素无序。另外，创建空集合使用set()，而不是使用{}（{}代表空字典）。

（3） 使用frozenset()函数创建。

使用frozenset()函数创建的集合是不可变的，不能进行元素的增加、删除，而使用set()函数创建的集合是可变的。例如： 


set5 = frozenset('python')

print(set5)



结果为： 


frozenset({'y', 'h', 'n', 'p', 't', 'o'})



2. 删除集合

当集合不再使用时，可以使用del命令将集合删除。语法格式如下。


del 集合变量名



5.2.3集合元素的添加与删除
1. 集合元素的添加


使用集合对象的add()方法可以向集合中添加一个元素，如果该元素已经存在则忽略该操作，也可以使用update()方法向集合中添加另外一个集合中的多个元素（自动去重）。例如： 


set6 = {'数学', '生物', '英语', '化学', '物理'}

set6.add('语文')

set6.update({'政治','历史','生物'})

print(set6)



结果为： 


{'数学', '语文', '历史', '生物', '英语', '化学', '政治', '物理'}



2. 集合元素的删除

集合对象提供remove()、discard()、pop()、clear()等方法来删除集合中的元素。

（1） remove()方法。

使用remove()方法删除集合元素时，如果元素不存在则会抛出异常。如下例，使用remove（）方法删除元素“物理”后再次删除则会报错。


set6 = {'数学', '语文', '历史', '生物', '英语', '化学', '政治', '物理'}

set6.remove('物理')

print(set6)

set6.remove('物理')



结果为： 


{'数学', '语文', '历史', '生物', '英语', '化学', '政治'}

-----------------------------------------

KeyErrorTraceback (most recent call last)

<ipythoninput84be4f70716e97> in <module>

2 set6.remove('物理')

3 print(set6)

----> 4 set6.remove('物理')

KeyError: '物理'



（2） 使用discard()方法。

与使用remove()方法不同，使用discard()方法删除集合元素时，如果元素不存在则忽略此操作，不会抛出异常。例如： 


set6 = {'数学', '语文', '历史', '生物', '英语', '化学', '政治', '物理'}

set6.discard('物理')

print(set6)

set6.discard('物理')



结果为： 


{'数学', '语文', '历史', '生物', '英语', '化学', '政治'}



（3） 使用pop()方法。

使用集合对象的pop()方法会从集合中随机删除一个元素并返回该元素。

（4） 使用clear()方法。

使用集合对象的clear()方法会删除集合的所有元素。

5.2.4集合常用方法

Python内置集合类支持len()、max()、min()、sum()、sorted()、map()、filter()、enumerate()、all()、any()等内置函数以及并集(|)、交集(&)、差集(-)、对称差集(^)、成员测试运算(in)。集合类自身也提供了大量的方法，如表53所示。


表53集合对象常用方法




方法
功 能 描 述
add()
向调用此方法的集合里增加一个可哈希元素（不可哈希会抛出类型错误的异常），如果集合中已经存在该元素则忽略操作
clear()
删除调用此方法的集合对象的所有元素
copy()
返回调用此方法的集合对象的浅复制
difference()
返回调用此方法的集合对象与参数集合的差集
discard()
接受一个可哈希对象作为参数，从调用此方法的集合中删除该元素，如果不存在则忽略此操作
intersection()
返回调用此方法的集合对象与参数集合的交集
issubset()
测试调用此方法的集合是否为参数集合的子集，如果是则返回True，否则返回False
issuperset()
测试调用此方法的集合是否为参数集合的超集，如果是则返回True，否则返回False
pop()
删除并返回调用此方法结合对象中的任意一个元素，如果集合为空则抛出异常
remove()
从调用此方法的集合对象中删除一个元素，如果元素不存在则抛出异常（注意与discard（）的区别）
union()
返回调用此方法的集合对象与参数集合的并集
update()
向调用此方法的集合中添加另外一个集合中的多个元素（自动去重）


5.3综合例题

定义一个商品字典，里面存放了各个商品的编号和商品名称，定义三个购买记录集合，里面存放购买商品的编号，试着找出所有人都购买的商品、无人购买的商品以及有人购买的商品并输出。


商品 = {'01':'鸡蛋','02':'牛奶','03':'面包','04':'酸奶','05':'啤酒','06':'火腿','07':'牙膏','08':'洗发水'}

账单1 ={'01','02','05','06','07'}

账单2 ={'01','05','07'}

账单3 ={'01','03','06'}

账单4 = set()

for item in商品:

账单4.add(item)

allbuy =账单1&账单2&账单3

somebuy =账单1|账单2|账单3

nobodybuy =账单4somebuy

print('所有人都购买的商品： ',end=' ')

for item in allbuy:

print(商品.get(item),end=' ')

print()

print('无人购买的商品： ',end=' ')

for item in nobodybuy:

print(商品.get(item),end=' ')

print()

print('有人购买的商品： ',end=' ')

for item in somebuy:

print(商品.get(item),end=' ')



结果为： 


所有人都购买的商品： 鸡蛋 

无人购买的商品： 酸奶 洗发水 

有人购买的商品： 牛奶 火腿 面包 啤酒 鸡蛋 牙膏 




习题

一、 选择题

1. 下列不能创建一个字典的语句是（）。



A. dict1={} B. dict2={3:5}

C. dict3={［1,2,3］: 'sea'}D. dict4={(1,2,3): 'sea'}

2. 一个通讯录，需要通过人名查找电话号码，使用（）数据类型更合理。

A. 集合B. 字典C. 元组D. 列表

3. 下列代码中，可以用于创建一个空集合的是（）。

A. set1={}B. set1=({})C. set1=set()D. set1={()}

4. 设字典dict1 = {1:'a',2:'b',3:'c',4:'d'}，执行下列哪个语句不会发生错误?（）

A. dict1［4］B. dict1.get(4)C. del dict1［5］D. dict1［2］


二、 操作题

将字典{'数学': 85, '物理': 78, '化学': 92, '生物': 77}的键与值互换并输出。