Python基礎(chǔ)之dict和set的使用詳解

第Python基礎(chǔ)之dict和set的使用詳解目錄dictset再議不可變對(duì)象小結(jié)

dict

Python內(nèi)置了字典：dict的支持，dict全稱dictionary，在其他語(yǔ)言種也稱為map,使用鍵-值（key-value）存儲(chǔ)，具有極快的查找速度。

舉個(gè)例子，假設(shè)要根據(jù)同學(xué)的名字查找對(duì)應(yīng)的成績(jī)，如果用list實(shí)現(xiàn)，需要兩個(gè)list:

name=['Micael','Bob','Tracy']

scores=[95.75,85]

給定一個(gè)名字，要查找對(duì)應(yīng)的成績(jī)，就先要在names種找到對(duì)應(yīng)的位置，在從scores取出對(duì)應(yīng)的成績(jī)，list越長(zhǎng)，耗時(shí)越長(zhǎng)。

如果用dist實(shí)現(xiàn)，只需要一個(gè)名字-成績(jī)的對(duì)照表，直接根據(jù)名字查找成績(jī)，無(wú)論這個(gè)表有多大，查找樹的都不會(huì)變慢，用Python寫一個(gè)dict如下：

d={'Michael':95,'Bob':75,'Tracy':85}

d['Michael']

為什么dict查找速度這么快？因?yàn)閐ict的實(shí)現(xiàn)原理和查字典是一樣的。假設(shè)字典包含了1萬(wàn)個(gè)漢字，我們要查摸一個(gè)字，一個(gè)辦法是把字典從第一頁(yè)往后翻，直到找到我們想要的字為止，這種方法就是在list種查找元素的方法，list越大，查找越慢。

第二種方法是先在字典的索引表里（比如部首表）查這個(gè)字對(duì)應(yīng)的頁(yè)碼，然后直接翻大該頁(yè)，找到這個(gè)字，無(wú)論找那個(gè)字，這種查找速度都非?？?，不會(huì)隨著字典大小的增加而變慢。

dict就是第二種實(shí)現(xiàn)方式，給定一個(gè)名字，比如Michael,dict在內(nèi)部就可以直接計(jì)算出Michael對(duì)應(yīng)的存放成績(jī)的頁(yè)碼，也就是95這個(gè)數(shù)字存放的內(nèi)存地址，直接取出來(lái)，所以速度非?？?。

你可以猜到，這種key-value存儲(chǔ)方式，在放進(jìn)去的時(shí)候，必須根據(jù)key算出value的存放位置，這樣取的時(shí)候才能根據(jù)key直接拿到value。

把數(shù)據(jù)放入dict的方法，處理初始化是指定外，還可以通過(guò)key放入：

d['Adam']=67

d['Adam']

由于一個(gè)key只能對(duì)應(yīng)一個(gè)value，所以多次對(duì)一個(gè)key放入value，后面的值會(huì)把前面的值沖掉：

d['Jack']=90

d['Jack']

d['Jack']=88

d['Jacl']

如果key不存在，dict就會(huì)報(bào)錯(cuò)：

d['Thomas']

Traceback(mostrecentcalllast):

File"stdin",line1,inmodule

KeyError:'Thomas'

要避免key不存在的錯(cuò)誤，有兩種辦法，一是通過(guò)in判斷key是否存在：

'Thomas'ind

False

二是通過(guò)dict提供的get()方法，如果key不存在，可以返回None,或者自己指定的value:

d.get('Thomas')

d.get('Thomas',-1)

注意：返回None的時(shí)候Python的交互環(huán)境不顯示結(jié)果。

要?jiǎng)h除一個(gè)key，用pop(key)方法，對(duì)應(yīng)的value也會(huì)從dict中刪除：

d.pop('Bob')

{'Michael':95,'Tracy':85}

請(qǐng)務(wù)必注意，dict內(nèi)不存放的順序和key放入的順序是沒有關(guān)系的。

和list比較，dict有以下幾點(diǎn)特點(diǎn)：

1、查找和插入的速度極快，不會(huì)隨著key的增加而變慢；

2、需要占用大量的內(nèi)存，內(nèi)存浪費(fèi)多。

而list相反：

1、查找和插入的時(shí)間隨著元素的增加而增加；

2、占用空間小，浪費(fèi)內(nèi)存很少。

所以dict是用空間來(lái)?yè)Q取時(shí)間的一種方法。

dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代碼中幾乎無(wú)處不在，正確使用dict非常重要，要牢記第一條就是dict的key必須是不可變對(duì)象。

這是因?yàn)閐ict根據(jù)key來(lái)計(jì)算value的存儲(chǔ)位置，如果每次計(jì)算相同的key得出的結(jié)果不同，那dict內(nèi)部就完全混亂了，這個(gè)通過(guò)key計(jì)算位置的算法稱為哈希算法（Hash）。

要保證hash的正確性，作為key的對(duì)象就不能變。在Python中，字符串、整數(shù)等都是不可變的，因此，可以放心地作為key。而list是可變的，就不能作為key：

key=[1,2,3]

d[key]='alist'

Traceback(mostrecentcalllast):

File"stdin",line1,inmodule

TypeError:unhashabletype:'list'

set

set和dict類似，也是一組key的集合，但不存儲(chǔ)value。由于key不能重復(fù)，所以在set中，沒有重復(fù)的key.

要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)set，需要提供一個(gè)list作為輸入集合：

s=set([1,2,3])

[1,2,3]

注意，傳入的參數(shù)[1，2，3]是一個(gè)list,而顯示的{1,2,3}只是告訴你這個(gè)set內(nèi)部有1，2，3這個(gè)3個(gè)元素，顯示順序也不表示set是有序的。

重復(fù)元素在set中自動(dòng)被過(guò)濾：

s=set([1,1,2,2,3,3])

[1,2,3]

通過(guò)add(key)方法可以添加元素到set中，可以重復(fù)添加，但是不會(huì)有效果：

s.add(4)

{1,2,3,4}

s.add(4)

{1,2,3,4}

通過(guò)remove(key)方法可以刪除元素：

s.remove(4)

{1,2,3}

set可以看成數(shù)學(xué)意義上的無(wú)序和無(wú)重復(fù)元素的集合，因此，兩個(gè)set可以做數(shù)學(xué)意義上的交集、并集等操作：

s1=set([1,2,3])

s2=set([2,3,4])

s1s2

{2,3}

s1|s2

{1,2,3,4}

et和dict的唯一區(qū)別僅在于沒有存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的value，但是，set的原理和dict一樣，所以，同樣不可以放入可變對(duì)象，因?yàn)闊o(wú)法判斷兩個(gè)可變對(duì)象是否相等，也就無(wú)法保證set內(nèi)部不會(huì)有重復(fù)元素。試試把list放入set，看看是否會(huì)報(bào)錯(cuò)。

再議不可變對(duì)象

上面我們講了，str是不變對(duì)象，而list是可變對(duì)象。

對(duì)于可變對(duì)象，比如list，對(duì)list進(jìn)行操作，list內(nèi)部的內(nèi)容是會(huì)變化的，比如：

a=['c','b','a']

a.sort()

['a','b','c']

而對(duì)于不可變對(duì)象，比如str，對(duì)str進(jìn)行操作呢：

a='abc'

a.replace('a','A')

'Abc'

'abc'

雖然字符串有個(gè)replace()方法，也確實(shí)變出了Abc，但變量a最后仍是abc，應(yīng)該怎么理解呢？

我們先把代碼改成下面這樣：

a='abc'

b=a.replace('a','A')

'Abc'

'abc'

要始終牢記的是，a是變量，而abc才是字符串對(duì)象！有些時(shí)候，我們經(jīng)常說(shuō)，對(duì)象a的內(nèi)容是abc，但其實(shí)是指，a本身是一個(gè)變量，它指向的對(duì)象的內(nèi)容才是abc：

當(dāng)我們調(diào)用a.replace(a,A)時(shí)，實(shí)際上調(diào)用方法replace是作用在字符串對(duì)象abc上的，而這個(gè)方法雖然名字叫replace，但卻沒有改變字符串a(chǎn)bc的內(nèi)容。相反replace方法創(chuàng)建了一個(gè)新字符串ABC并返回，如果我們用變量b指向該新字符串，就容易理解了，變量a仍指向原有的字符串a(chǎn)bc，但變量b卻指向新字符串a(chǎn)bc了:

所以對(duì)于不變對(duì)象來(lái)說(shuō)，調(diào)用對(duì)象自身的任意方法，也就不會(huì)改變?cè)搶?duì)象自身的內(nèi)容。相反這些方法會(huì)創(chuàng)新新的對(duì)象并返回，這樣就保證了不可變對(duì)象本身永遠(yuǎn)是不可變的。

小結(jié)

使用key-v