Python的Dict和Set怎么使用

Python的Dict和Set怎么使用

在Python中，字典（dict）和集合（set）是兩種非常常用的數據結構。它們分別用于存儲鍵值對和唯一元素，具有高效的查找和插入操作。本文將詳細介紹dict和set的基本用法、常見操作以及它們在實際編程中的應用。

1. 字典（Dict）

字典是Python中的一種映射類型，用于存儲鍵值對。字典中的鍵必須是唯一的，而值可以是任意類型的對象。字典的鍵通常是不可變類型（如字符串、數字或元組），而值可以是任意類型。

1.1 創建字典

字典可以通過以下幾種方式創建：

# 使用花括號創建字典
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}

# 使用dict()構造函數創建字典
my_dict = dict(name='Alice', age=25, city='New York')

# 使用鍵值對列表創建字典
my_dict = dict([('name', 'Alice'), ('age', 25), ('city', 'New York')])

1.2 訪問字典中的值

可以通過鍵來訪問字典中的值：

print(my_dict['name'])  # 輸出: Alice

如果鍵不存在，會拋出KeyError異常。為了避免這種情況，可以使用get()方法：

print(my_dict.get('name'))  # 輸出: Alice
print(my_dict.get('gender', 'Unknown'))  # 輸出: Unknown

1.3 修改字典

可以通過鍵來修改字典中的值：

my_dict['age'] = 26
print(my_dict)  # 輸出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York'}

如果鍵不存在，則會添加新的鍵值對：

my_dict['gender'] = 'Female'
print(my_dict)  # 輸出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'city': 'New York', 'gender': 'Female'}

1.4 刪除字典中的元素

可以使用del語句刪除字典中的鍵值對：

del my_dict['city']
print(my_dict)  # 輸出: {'name': 'Alice', 'age': 26, 'gender': 'Female'}

也可以使用pop()方法刪除并返回指定鍵的值：

age = my_dict.pop('age')
print(age)  # 輸出: 26
print(my_dict)  # 輸出: {'name': 'Alice', 'gender': 'Female'}

1.5 遍歷字典

可以使用for循環遍歷字典中的鍵、值或鍵值對：

# 遍歷鍵
for key in my_dict:
    print(key)

# 遍歷值
for value in my_dict.values():
    print(value)

# 遍歷鍵值對
for key, value in my_dict.items():
    print(f'{key}: {value}')

1.6 字典的常用方法

• keys(): 返回字典中所有的鍵。
• values(): 返回字典中所有的值。
• items(): 返回字典中所有的鍵值對。
• update(): 更新字典中的鍵值對。
• clear(): 清空字典中的所有鍵值對。

my_dict.update({'city': 'Los Angeles', 'age': 27})
print(my_dict)  # 輸出: {'name': 'Alice', 'gender': 'Female', 'city': 'Los Angeles', 'age': 27}

my_dict.clear()
print(my_dict)  # 輸出: {}

2. 集合（Set）

集合是Python中的一種無序且不重復的元素集合。集合中的元素必須是不可變類型（如字符串、數字或元組），且集合本身是可變的。

2.1 創建集合

集合可以通過以下幾種方式創建：

# 使用花括號創建集合
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

# 使用set()構造函數創建集合
my_set = set([1, 2, 3, 4, 5])

2.2 添加元素

可以使用add()方法向集合中添加元素：

my_set.add(6)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 3, 4, 5, 6}

2.3 刪除元素

可以使用remove()方法刪除集合中的元素：

my_set.remove(3)
print(my_set)  # 輸出: {1, 2, 4, 5, 6}

如果元素不存在，會拋出KeyError異常。為了避免這種情況，可以使用discard()方法：

my_set.discard(3)  # 不會拋出異常

2.4 集合運算

集合支持多種數學運算，如并集、交集、差集和對稱差集：

set1 = {1, 2, 3, 4, 5}
set2 = {4, 5, 6, 7, 8}

# 并集
print(set1 | set2)  # 輸出: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

# 交集
print(set1 & set2)  # 輸出: {4, 5}

# 差集
print(set1 - set2)  # 輸出: {1, 2, 3}

# 對稱差集
print(set1 ^ set2)  # 輸出: {1, 2, 3, 6, 7, 8}

2.5 遍歷集合

可以使用for循環遍歷集合中的元素：

for element in my_set:
    print(element)

2.6 集合的常用方法

• union(): 返回兩個集合的并集。
• intersection(): 返回兩個集合的交集。
• difference(): 返回兩個集合的差集。
• symmetric_difference(): 返回兩個集合的對稱差集。
• issubset(): 判斷一個集合是否是另一個集合的子集。
• issuperset(): 判斷一個集合是否是另一個集合的超集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {2, 3, 4}

print(set1.union(set2))  # 輸出: {1, 2, 3, 4}
print(set1.intersection(set2))  # 輸出: {2, 3}
print(set1.difference(set2))  # 輸出: {1}
print(set1.symmetric_difference(set2))  # 輸出: {1, 4}
print(set1.issubset(set2))  # 輸出: False
print(set1.issuperset(set2))  # 輸出: False

3. 實際應用場景

3.1 字典的應用

字典常用于存儲和查找數據，特別是在需要快速查找的場景中。例如，可以使用字典來存儲用戶信息：

users = {
    'alice': {'age': 25, 'city': 'New York'},
    'bob': {'age': 30, 'city': 'Los Angeles'},
    'charlie': {'age': 35, 'city': 'Chicago'}
}

# 查找用戶信息
print(users['alice'])  # 輸出: {'age': 25, 'city': 'New York'}

3.2 集合的應用

集合常用于去重和集合運算。例如，可以使用集合來統計一篇文章中出現的所有單詞：

text = "Python is a powerful programming language. Python is easy to learn."
words = set(text.split())
print(words)  # 輸出: {'Python', 'is', 'a', 'powerful', 'programming', 'language.', 'easy', 'to', 'learn.'}

4. 總結

字典和集合是Python中非常強大的數據結構，它們分別用于存儲鍵值對和唯一元素。字典提供了高效的查找和插入操作，而集合則提供了高效的集合運算和去重功能。掌握這兩種數據結構的使用方法，可以大大提高編程效率和代碼的可讀性。

在實際編程中，字典和集合的應用場景非常廣泛，從簡單的數據存儲到復雜的數據處理，它們都能發揮重要作用。希望本文的介紹能幫助你更好地理解和使用Python中的字典和集合。