Python字典和集合

1.什么是字典

• Python内置的数据结构之一，与列表一样是一个可变序列
• 以键值对的方式存储数据，字典是一个无序的序列
  • 在存储数据时要经过hash(key)的计算，计算的结果就是存储的位置，因此字典的键值对顺序并不是按照存储时的先后顺序决定的，而是经过计算得到的存储位置。
  • 字典中的键必须时不可变序列，否则当键改变时，hash计算的结果就会发生变化，导致存储位置发生变化。因此键必须要使用不可变序列

• 字典的实现原理
  • 与查新华字典类似，差字典是先根据部首或者拼音查找相应的页码，Python中的字典是根据 key去查找value的所在位置

2.字典的创建方式

#字典创建的两种方式
#第一种，使用花括号
dict_1 = {'num':'20210101','name':'Liming','sex':'male'}
print(dict_1)
#第二种，使用内置函数dict()
# 2.1 通过其他字典创建
dict_2 = dict(dict_1)
print(dict_2)
print(dict_2 is dict_2)     # True

# 2.2 通过关键字参数创建
dict_3 = dict(num = "20210101",name = "Liming",sex = 'male')
print(dict_3)
print(dict_1 == dict_3)     #True
print(dict_1 is dict_3)     #False

# 2.3 通过键值对的序列创建
dict_4 = dict([('num',"20210101"),('name',"Liming"),('sex',"male")])
print(dict_3)

#2.4 通过dict和zip结合创建
dict_5 = dict(zip(['num','name','sex'],['20210101','Liming','male']))
print(dict_5)

if dict_1 == dict_2 == dict_3 == dict_4 == dict_5:   #判断字典的值是否相同
    print("创建字典的5种方式相同")    
else:
    print("创建字典的5种方式不同")

• 字典种的键是唯一的，创建字典时若出现“键”相同的情况，则后定义的“键-值”对将覆盖先定义的“键-值”对。

x = {'a':1,'b':2,"b":3}
print(x)
#运行结果
{'a': 1, 'b': 3}

• fromkeys()方法创建字典：当所有的键对应同一个值的时候，可以使用fromkeys创建字典
• dict.fromkeys(seq[,value])：
  • seq:为字典“键”的值列表
  • value：为设置键序列(seq)的值，省略时默认为None

dict_1 = dict.fromkeys(['zhangsan','wangwu'])
print(dict_1)
dict_2 = dict.fromkeys(['zhang_san','wang_wu'],18)
print(dict_2)
dict_3 = dict.fromkeys(['zhang_san','wang_wu'],b)
print(dict_3)
#从下面四行代码可以看出，当他们值为可变序列并且引用地址相同时，类似于浅copy
dict_3['wang_wu'].pop()
print(dict_3)
dict_3['wang_wu'].append(10)
print(dict_3)

#运行结果
{'zhangsan': None, 'wangwu': None}
{'zhang_san': 18, 'wang_wu': 18}
{'zhang_san': [18], 'wang_wu': [18]}
{'zhang_san': [], 'wang_wu': []}
{'zhang_san': [10], 'wang_wu': [10]}

3.字典的访问

a.根据键访问值

• 字典中每个元素表示一种映射关系，将提供的“键‘作为下标可以访问对应的值
• 如果字典中不存在这个”键“，则会抛出异常

#根据键访问值
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
print(dict_1["name"])
print(dict_1["sex"])
#print(dict_1["x"])   指定的键不存在，抛出异常

b.使用get（）方法访问值

• 在访问字典时，若不确定字典中是否由某个键，可通过get（）方法进行获取。
• 若该键存在，则返回对应的值
• 若该键不存在，则返回默认值
• 语法格式
  • dict.get([key[,default = None])   
  • key:要查找的键
  • default：默认值，默认为None，可自行设置需要输出的默认值。如果指定的键不存在，则返回默认值，当default为空时，返回None

#使用get()方法访问值
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
print(dict_1.get("name"))
print(dict_1.get("x"))    #返回None
print(dict_1.get("x",18))   #当键不存在时，输出设置的默认值，并不会把键x存入dect_1
print(dict_1.get("age",19))   #当键存在时，输出age原本的值

4.in 和 not in 在字典中的使用

• 判断键是否在字典中

#in和not in在字典中的使用：判断键是否在字典中
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
print("name" in dict_1)           #True
print("张飞" in dict_1)            #False
print("张飞" not in dict_1)        #True

5.修改和添加字典中的元素

• 当以指定键为下标为字典元素赋值时，有两种含义：
  • 若该键存在字典中，则表示修改该键对应的值
  • 若该键不存在字典中，则表示添加一个新的键值对，也就是添加一个新元素到字典中

dict_1 = {"name":"张飞","age":18}
print(dict_1)
dict_1["name"] = "李四"   #name键存在字典dict_1中，所以此处为修改name的值
print(dict_1)
dict_1["sex"] = "male"    #sex键不存在字典dict_1中，所以此处为添加新的键值对
print(dict_1)

#输出结果
{'name': '张飞', 'age': 18}
{'name': '李四', 'age': 18}
{'name': '李四', 'age': 18, 'sex': 'male'}

6.删除字典中的元素   del命令   clear()方法　　pop()方法　　　popitem()方法

• del命令：根据”键“删除字典中的元素

dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
del dict_1["name"]
print(dict_1)
#运行结果
{'age': 18, 'sex': 'male'}

• clear()方法：用于清除字典中所有元素，其语法格式如下：

dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
dict_1.clear()
print(dict_1)
#运行结果
{}

• pop()方法：用于获取指定”键“的值，并将这个键值对从字典中移除，并返回该键的值。
  • dict.pop(key[,default])
  • key:要被删除的键
  • default：默认值，当字典中没有要被删除的key时，该方法返回指定的默认值

dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
print(dict_1.pop("age"))     #删除键age与其值，pop（）方法的返回值为，删除的该键的值
print(dict_1)
print(dict_1.pop('age',17))
print(dict_1)
print(dict_1.pop('name',"里斯"))
print(dict_1)

•  popitem()方法：用于随机获取一个键值对，将其删除，并以元组的方式返回被删除的键值对
• dict.popitem():该方法无参数

dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
x = dict_1.popitem()
print(x,type(x))
print(dict_1)
#运行结果
('sex', 'male') <class 'tuple'>
{'name': '张飞', 'age': 18}

7.更新字典

• 使用update()方法：可以将新字典的键值对，一次性全部添加到当前字典中
• 如果两个字典存在相同的键，则以新字典中的值为准，更新当前字典
• dict.updata(dict2)
  • dict:当前字典
  • dict2：新字典

dict_1 = {"name":"张飞","age":18}
dict_2 = {"name":"李四","sex":"male"}
dict_1.update(dict_2)
print(dict_1)
print(dict_2)
#运行结果
{'name': '李四', 'age': 18, 'sex': 'male'}
{'name': '李四', 'sex': 'male'}

8.获取字典视图的三个方法

• key（）方法

#keys()方法：获取字典中所有的key
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
key_1 = dict_1.keys()
print(key_1,type(key_1)) #可以看出获取到了字典所有的键，并存放在了一个貌似列表的dict_keys视图中
key_2 = list(key_1)    #将对象key_1视图变成列表,并不改变原来的key_1视图
print(key_1)
print(key_2)
#运行结果
dict_keys(['name', 'age', 'sex']) <class 'dict_keys'>
dict_keys(['name', 'age', 'sex'])
['name', 'age', 'sex']

• values()方法

#values()方法：获取字典中所有的value
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
value_1 = dict_1.values()
print(value_1,type(value_1)) #可以看出获取到了字典所有的值，并存放在了一个貌似列表的dict_values视图中
value_2 = list(value_1)
print(value_1)
print(value_2)
#运行结果
dict_values(['张飞', 18, 'male']) <class 'dict_values'>
dict_values(['张飞', 18, 'male'])
['张飞', 18, 'male']

• items(）方法

#items()方法：获取字典中所有的键值对
dict_1 = {"name":"张飞","age":18,"sex":"male"}
items_1 = dict_1.items()
#可以看出获取到了字典所有的键值对，并将键值对存放在了元组中，再把元组存放在列表中，视图类型为：dict_items
print(items_1,type(items_1))
items_2 = list(items_1)     #将视图转换成列表
print(items_2)
items_3 = tuple(items_2)    #将列表转换成元组
print(items_2)
print(items_3)
#运行结果
dict_items([('name', '张飞'), ('age', 18), ('sex', 'male')]) <class 'dict_items'>
[('name', '张飞'), ('age', 18), ('sex', 'male')]
[('name', '张飞'), ('age', 18), ('sex', 'male')]
(('name', '张飞'), ('age', 18), ('sex', 'male'))

9.遍历字典

• 使用for循环遍历，列表、元组和集合的组合时

　　·当变量x为一个时，x会直接获取列表（元组）的值

　　·当变量x,y···的个数刚好与列表（元组）的个数相同时，则直接将值依次赋给变量

注意：只有在使用列表和元组和集合的两两组合时才能这样使用。

"""
使用for循环遍历，列表和元组的组合时，
    ·当变量x为一个时，x会直接获取列表（元组）的值
    ·当变量x,y···的个数刚好与列表（元组）的个数相同时，则直接将值依次赋给变量
"""
a = [('Mary', 'C',"d"),('Jone', 'java',"d"),('Lily', 'Python',"d"),('Lily', 'Python',"d")]
for x in a:
    print(x)        #列表里面存储的元组，只有一个变量x，所以将元组直接赋值给x
print("============================================")
for x,y,z in a:     #列表里面存储的元组，每个元组里面存储了3个元素，刚好可以用三个变量xyz接收这三个元素
    print(x,y,z)
print("============================================")

a = (['Mary', 'C',"d"],['Jone', 'java',"d"],['Lily', 'Python',"d"],['Lily', 'Python',"d"])
for x in a:         #元组里面存储的列表，只有一个变量x，所以将元组直接赋值给x
    print(x)
print("============================================")
for x,y,z in a:     #元组里面存储的列表，每个列表里面存储了3个元素，刚好可以用三个变量xyz接收这三个元素
    print(x,y,z)
#运行结果
('Mary', 'C', 'd')
('Jone', 'java', 'd')
('Lily', 'Python', 'd')
('Lily', 'Python', 'd')
============================================
Mary C d
Jone java d
Lily Python d
Lily Python d
============================================
['Mary', 'C', 'd']
['Jone', 'java', 'd']
['Lily', 'Python', 'd']
['Lily', 'Python', 'd']
============================================
Mary C d
Jone java d
Lily Python d
Lily Python d

a = {('Mary', 'C',"A"),('Jone', 'java',"B"),('Lily', 'Python',"C"),('Lily', 'Python',"D")}
for x in a:         #集合里面存储的元组，只有一个变量x，所以将元组直接赋值给x
    print(x)
for x,y,z in a:      #集合里面存储的元组，每个元组里面存储了3个元素，刚好可以用三个变量xyz接收这三个元素
    print(x,y,z)
#运行结果
('Mary', 'C', 'A')
('Lily', 'Python', 'D')
('Jone', 'java', 'B')
('Lily', 'Python', 'C')
Mary C A
Lily Python D
Jone java B
Lily Python C

• 遍历字典中所有的键值对

  • 使用items()方法，该方法以列表的形式返回可遍历的键值对元组

stu_class = {
    'Mary': 'C',
    'Jone': 'java',
    'Lily': 'Python',
    'Lilo': 'Python'
}
for name,cla in stu_class.items():
    print(name,"选修的课程为：",cla)
#运行结果
Mary 选修的课程为： C
Jone 选修的课程为： java
Lily 选修的课程为： Python
Lilo 选修的课程为： Python

• 遍历字典中所有的键

  • 当不需要字典中的值时，可使用keys()方法，只遍历字典中的键，该方法以列表返回一个字典中所有的键

stu_class = {
    'Mary': 'C',
    'Jone': 'java',
    'Lily': 'Python',
    'Lilo': 'Python'
}
for name in stu_class.keys():
    print(name)
#运行结果
Mary
Jone
Lily
Lilo

•  遍历字典中所有的值

  • 当只关心字典所包含的值时，可以使用values()方法，该方法以列表形式返回字典中所有的值

stu_class = {
    'Mary': 'C',
    'Jone': 'java',
    'Lily': 'Python',
    'Lilo': 'Python'
}
for cla in stu_class.values():
    print(cla)
#运行结果
C
java
Python
Python

10.字典的特点

• 字典中所有的元素都是一个键值对（key - value）,key不允许重复，但是value可以重复
• 字典中的元素是无序的
• 字典中的key是不可变对象（不可变序列）
• 字典页可以根据需要动态伸缩
• 字典会浪费较大的内存，是一种使用空间换时间的数据

11.复制字典

• 直接赋值：对象的引用
• 浅复制（copy()方法）：拷贝父对象，引用对象内部的子对象
• 深复制（deepcopy()方法）:copy模块的deepcopy()方法，完全复制父对象及其子对象

dict1 = {'user':'runoob','num':[123]}
dict2 = dict1       #引用对象
dict3 = dict1.copy()    #浅复制，深复制父对象，子对象不复制，还是引用
import copy
dict4 = copy.deepcopy(dict1) #深复制，完全复制父对象和子对象
print(1,dict1,id(dict1))　　　　　　　　　　　　　　　　#1 {'user': 'runoob', 'num': [123]} 1630766832896
dict1['user'] = 'root'　　　　　　　　　　　　　　　　 　
print(1,dict1,id(dict1))　　　　　　　　　　　　　　　　#1 {'user': 'root', 'num': [123, 23]} 1630766832896
print(2,dict2,id(dict2))　　　　　　　　　　　　　　　　#2 {'user': 'root', 'num': [123, 23]} 1630766832896
print(3,dict3,id(dict3))　　　　　　　　　　　　　　　　#3 {'user': 'runoob', 'num': [123, 23]} 1630766833088
print(4,dict4,id(dict4))　　　　　　　　　　　　　　　　#4 {'user': 'runoob', 'num': [123]} 1630767214080

Python集合（set）

1.什么是集合

• python语言提供的内置数据结构
• 与列表和字典一样，都属于可变序列，同时与字典一样 无序的可变序列
• 集合是没有value的字典
• 集合类型与其他类型最大的区别在于，它不包含重复元素
• 集合中的元素是不可变的，但是整个集合是可变的

 2.集合创建

#集合创建方式一：使用{}
set_1 = {"Python","Hello",90}
print(set_1)
set_2 = {1,1,2,3,4,4,"Python","Python"}    #集合中的元素不允许重复
print(set_2)
set_3 = {1,2.2,(1,2,3,4),"Python"}
print(set_3)
#set_4 = {1,2.2,[1,2,3,4]}    # 代码报错：集合中的元素不允许为 可变数据类型（可变序列）

#集合创建方式二：使用内置函数 set():将字符出、列表、元组、range()等对象转化成集合
set_4 = set("python")
print(set_4)
set_5 = set([1,2,3,4,5])
print(set_5)
set_6 = set((1,2,"Hello"))
print(set_6)
set_7 = set(range(5))
print(set_7)
set_8 = set()          #创建空集合
print(set_8)
set_9 = {}
print(type(set_9))     # <class 'dict'> :所以创建空集合的时候，不能直接使用{}

注意：在Python的集合中0代表Flase，1代表True

set_1 = {2,3,4,5,6,True,False}
print(set_1)    #{False, True, 2, 3, 4, 5, 6}

set_2 = {0,1,2,3,4,5,6,True,False}
print(set_2)    #{0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}

set_3 = {0,2,3,4,5,6,True,False}
print(set_3)    #{0, True, 2, 3, 4, 5, 6}

 3.集合的判断操作

• in  或者  not  in　:   判断元素是否在集合中

set_1 = {10,20,30,40,50}
print(10 in set_1)          #True
print(100 in set_1)         #False
print(20 not in set_1)      #False
print(100 not in set_1)     #True

4.集合添加元素　　add()方法　　　　update()方法

set_1.add(x)方法：如果数据项x不在结合set_1中，将x添加到set_1中    （一次添加一个元素，元素不重复的前提下）

set_1.update(T)方法：合并结合T中的元素到当前集合set_1中，并自动去除重复元素  （至少添加一个元素，元素不重复的前提下）

#集合添加元素
set_1 = {1,2.2,"Python"}
set_2 = {(1,2,True,"Hello"),2.2,"Python","China"}
set_1.add((1,2,True,"Hello"))
print(set_1)
set_1.update(set_2)
print(set_1)
set_1.update([10,20,30])   #可以添加集合中的元素
print(set_1)
set_1.update((40,50,60))   #可以添加元组中过的元素
print(set_1)
#运行结果
{1, 2.2, (1, 2, True, 'Hello'), 'Python'}
{1, 2.2, 'China', (1, 2, True, 'Hello'), 'Python'}
{1, 2.2, 'China', 10, (1, 2, True, 'Hello'), 20, 'Python', 30}
{1, 2.2, 'China', 40, 10, (1, 2, True, 'Hello'), 50, 20, 'Python', 60, 30}

5.集合删除元素　　remove()方法　　discard()方法　　pop()方法　　 clear()方法

S.remove(x)方法：如果x在集合S中，移除该元素；如果x不存在则抛出异常

S.discard(x)方法：如果x在集合S中，移除该元素；如果x不存在不会报错

set_1 = {1,(1,2,True,"Hello"),2.2,"Python"}
set_1.remove(1)
print(set_1)
# set_1.remove(1)   #集合中无元素1，执行此代码会抛出异常
set_1.discard(2.2)
print(set_1)
set_1.discard(2.2)  #集合中无元素2.2，不过执行此代码不会抛出异常
print(set_1)
#运行结果
{(1, 2, True, 'Hello'), 2.2, 'Python'}
{(1, 2, True, 'Hello'), 'Python'}
{(1, 2, True, 'Hello'), 'Python'}

S.pop()方法：随机删除并返回集合中过的一个元素，如果集合为空则抛出异常

S.clear()方法：清空集合

set_1 = {1,(1,2,True,"Hello"),2.2,"Python"}
print(set_1.pop())
print(set_1)
set_1.clear()
print(set_1)
#set_1.pop() #集合为空，执行此行代码，会抛出异常
#运行结果
1
{2.2, 'Python', (1, 2, True, 'Hello')}
set()

6.集合间的关系

• 两个集合是否相等  ==  、  !=   、  is   、not  is

set_1 = {10,20,30,40}
set_2 = {40,30,10,20}
print(set_1 == set_2)   #True    比较集合的值是否相等
print(set_1 is set_2)   #False   比较集合的引用地址是否相等

• 一个集合是否是另一个集合的子集
  • 可以调用方法 issubset() 判断
  • B是A的子集

A = {1,2,3,4,5,6}
B = {1,2,3,4}
print(B.issubset(A))     #True  B是A的子集

• 一个集合是否是另一个集合的超集
  • 可以调用方法 issuperset()  判断
  • A是B的子集

A = {1,2,3,4,5,6}
B = {1,2,3,4}
print(A.issuperset(B))   #True  A是B的超集

• 两个集合是否没有交集　　
  
  • 可以调用方法 isdisjoint() 判断　　

A = {1,2,3,4,5,6}
B = {1,2,3,4}
print(A.isdisjoint(B))   #False  判断A和B是否没有交集
B = {7,8,9,10}
print(A.isdisjoint(B))   #True  判断A和B是否没有交集

7.集合的数据关系

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