零基礎入手!Python中字典與集合的使用指南

全文共5092字，預計學習時長10分鐘

本文將介紹Python的內置集合模塊，用於支持集合和鍵值對等數學概念。

一、什麼是集合？

集合是一組用於儲存唯一值的序列。

初始化

可使用花括號{}定義集合。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> print(numSet)

{1, 2, 3, 4, 5}

若在初始化中鍵入重複值，則只保留一個元素。

>>> numSet = {1, 2, 2, 3, 3, 3, 4, 4, 4, 4, 5}

>>> print(numSet)

{1, 2, 3, 4, 5}

也可使用內置的 set函數進行空集初始化。

>>> emptySet = set()

>>> print(emptySet)

set()

注意：集合元素是不可更改的，在集合中加入可變對象會報錯。

>>> tuple1 = (1, 2, 3)

>>> tuple2 = (4, 5, 6)

>>> tupleSet = {tuple1, tuple2} # no error as tuples are immutable

>>> print(tupleSet)

{(4, 5, 6), (1, 2, 3)}

>>> list1 = [1, 2, 3]

>>> list2 = [4, 5, 6]

>>> listSet = {list1, list2} #will raise error as lists are mutable

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: unhashable type: 'list'

加入元素

使用內置 add函數向集合中加入元素。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> numSet.add(6)

>>> print(numSet)

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

注意：在集合中加入重複元素是無效的，此情況下也不會報錯。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> numSet.add(5)

>>> print(numSet)

{1, 2, 3, 4, 5}

刪除元素

使用內置remove函數刪除集合中元素。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> numSet.remove(5)

>>> print(numSet)

{1, 2, 3, 4}

注意：刪除集合中不存在的元素不會報錯。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> numSet.remove(99)

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

KeyError: 99

集合長度

使用內置len函數查找集合長度。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> len(numSet)

5

查找

使用in運算符查找集合中元素。

>>> numSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> 2 in numSet

True

>>> 99 in numSet

False

接下來介紹如何執行集合操作。

交集

使用 &運算符尋找兩個集合的交集。

>>> setA = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> setB = {3, 4, 5, 6, 7}

>>> intersection = setA & setB

>>> print(intersection)

{3, 4, 5}

併集

使用|運算符將兩個集合合併。

>>> setA = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> setB = {3, 4, 5, 6, 7}

>>> union = setA | setB

>>> print(union)

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

補集

補集返回值為僅在第一個集合中出現的值。

使用-運算符尋找補集。

>>> setA = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> setB = {3, 4, 5, 6, 7}

>>> difference = setA - setB

>>> print(difference)

{1, 2}

>>> reverseDifference = setB - setA

>>> print(reverseDifference)

{6, 7}

集合對稱差

對稱差返回值是由只屬於兩個集合中任一集合，而非全部集合的元素組成的集合。

使用 ^ 運算符尋找兩個集合的對稱差。

>>> setA = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> setB = {3, 4, 5, 6, 7}

>>> symmDiff = setA ^ setB

>>> print(symmDiff)

{1, 2, 6, 7}

檢查超集

若集合A含有集合B中所有元素，則集合A為集合B的超集。

使用>=運算符檢驗左側集合是否為右側集合的超集。

>>> bigSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> smallSet = {3, 4}

>>> isSuperSet = bigSet >= smallSet

>>> print(isSuperSet)

True

使用<= 運算符檢驗右側集合是否為左側集合的超集。

>>> bigSet = {1, 2, 3, 4, 5}

>>> smallSet = {3, 4}

>>> isSuperSet = smallSet <= bigSet

>>> print(isSuperSet)

True

二、如何使用字典？

在Python中，字典用於儲存鍵值對。

初始化

同樣可以使用花括號{}初始化字典，並使用key ：value 語法聲明鍵值對。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3}

也可使用內置dict函數初始化空字典。

>>> emptyDict = dict()

>>> print(emptyDict)

{}

還可直接使用空花括號{}初始化空字典。

>>> emptyDict = {}

>>> print(emptyDict)

{}

注意：不可改變字典中的鍵。嘗試使用可變鍵創建字典會報錯。

>>> tupleA = (1, 2, 3) # tuples are immutable

>>> stringA = "I love Python!" # strings are immutable

>>> floatA = 3.14 # float values are immutable

>>> dictA = {tupleA : True, stringA : False, floatA : True} # no error as all keys are immutable

>>> print(dictA)

{(1, 2, 3): True, 'I love Python!': False, 3.14: True}

>>> listB = [1, 2, 3] #list is mutable

>>> dictB = {listB : True} # raises an error as lists are mutable

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

TypeError: unhashable type: 'list'

獲取數據

使用方括號([])從字典中獲取鍵值。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> JohnsNumber = nameToNumber["John"]

>>> print(JohnsNumber)

1

注意：尋找不存在的鍵會報錯。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> nameToNumber["Sam"]

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

KeyError: 'Sam'

為避免報錯，可以使用內置 get函數。使用該函數尋找不存在的鍵返回值為None，但不會報錯。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> johnsNumber = nameToNumber.get("John")

>>> print(johnsNumber)

1

>>> samsNumber = nameToNumber.get("Sam"

>>> print(samsNumber)

None

若字典中缺少鍵，則可以使用get 函數返回默認值。將所需的默認值作為第二個參數傳遞給get 函數。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> johnsNumber = nameToNumber.get("John", 99)

>>> print(johnsNumber)

1

>>> samsNumber = nameToNumber.get("Sam", 99)

>>> print(samsNumber)

99

修改數據

使用內置setdefault 函數將數據插入字典。

只有在字典中不存在該鍵時，setdefault才會在字典中創建新鍵值對。若該鍵存在，也不會被覆蓋。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> nameToNumber.setdefault("Sam", 4)

4

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 4}

>>> nameToNumber.setdefault("Sam", 99) # no changes as the key already exists

4

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 4}

使用內置update函數修改字典中現存值。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> nameToNumber.update({"Sam" : 4}) # creates new entry

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 4}

>>> nameToNumber.update({"Sam" : 99}) # updates existing entry

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 99}

也可使用方括號修改現存值。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> nameToNumber["Sam"] = 4 # creates new entry

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 4}

>>> nameToNumber["Sam"] = 99 # updates existing entry

>>> print(nameToNumber)

{'John': 1, 'Harry': 2, 'Jacob': 3, 'Sam': 99}

刪除數據

使用 del命令刪除字典中的鍵。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> del nameToNumber["John"]

>>> print(nameToNumber)

{'Harry': 2, 'Jacob': 3}

注意：刪除不存在的鍵會報錯。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> del nameToNumber["Sam"]

Traceback (most recent call last):

File "<stdin>", line 1, in <module>

KeyError: 'Sam'

迭代

使用內置keys功能在字典中的鍵上進行迭代。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> names = list(nameToNumber.keys()) # using list() to store in a list

>>> print(names)

['John', 'Harry', 'Jacob']

可以使用內置的values函數迭代字典中的值。

>>> nameToNumber = {"John" : 1, "Harry" : 2, "Jacob" : 3}

>>> values = list(nameToNumber.values())

>>> print(values)

[1, 2, 3]

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