intumu.com：机器学习(ML)、人工智能(AI)和土木工程的(TM)关系？zhuanlan.zhihu.com
前言
着手开始写的时候就一直有一个画面在脑子中出现：小猪佩奇第N级，猪爸爸拿出来一本《混凝土的故事》，打开书的时候说道：混凝土是由砂子、水、水泥组成的，结果其他人都睡着了。于是，我在想，要是给土木人讲：python万法皆对象，对象类型有：数字:int,long,float,complex,bool
字符:str,unicod
列表:list
字典:dict
元组:tuple
文件:file
其他类型:集合(set),冻结集合(frozenset)，类类型等。
是不是也有人睡着？相反，如果我直接说砂子、水泥、钢筋、混凝土，是不是觉得亲切？所以接下来将会从一砖一瓦的建筑材料说Python。
万法皆对象：在基建领域，你所看到的构筑物就是有以上提到的基础建材组成；在Python领域对象类型就可以看做基础建筑材料，然后由不同的施工工艺产生不同的单体模块或构造物。例如：一个函数(施工工艺)所包含的参数(基础建材)，形成一个伪代码。
伪代码
#围墙条形基础开挖
变量类型：铲子、䦆头、羊角碾、块石、砖头、水泥、混凝土
#工艺流程：
开挖条形基坑
夯实基础
抛填块片石
混凝土填充找平
砌砖
#以上即为面向过程编程，下面先说说数字类型。
真代码
字典
字典 dictionary ，在一些编程语言中也称为 hash ， map ，是一种由键值对组成的数据结构。
顾名思义，我们把键想象成字典中的单词，值想象成词对应的定义，那么——
一个词可以对应一个或者多个定义，但是这些定义只能通过这个词来进行查询。
基本操作
空字典
Python 使用 {} 或者 dict() 来创建一个空的字典：
a = {}
type(a)
dict
a = dict()
type(a)
dict
有了dict之后，可以用索引键值的方法向其中添加元素，也可以通过索引来查看元素的值：
插入键值
a["one"] = "this is number 1"
a["two"] = "this is number 2"
a
{'one': 'this is number 1', 'two': 'this is number 2'}
查看键值
a['one']
'this is number 1'
更新键值
a["one"] = "this is number 1, too"
a
{'one': 'this is number 1, too', 'two': 'this is number 2'}
初始化字典
可以看到，Python使用key: value这样的结构来表示字典中的元素结构，事实上，可以直接使用这样的结构来初始化一个字典：
b = {'one': 'this is number 1', 'two': 'this is number 2'}
b['one']
'this is number 1'
字典没有顺序
当我们 print 一个字典时，Python并不一定按照插入键值的先后顺序进行显示,因为字典中的键本身不一定是有序的。
print(a)
{'one': 'this is number 1, too', 'two': 'this is number 2'}
print(b)
{'one': 'this is number 1', 'two': 'this is number 2'}
因此，Python中不能用支持用数字索引按顺序查看字典中的值，而且数字本身也有可能成为键值，这样会引起混淆：
# 会报错
a[0]
---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
in ()
1 # 会报错
----> 2 a[0]
KeyError: 0
键必须是不可变的类型
出于hash的目的，Python中要求这些键值对的键必须是不可变的，而值可以是任意的Python对象。
一个表示近义词的字典：
synonyms = {}
synonyms['mutable'] = ['changeable', 'variable', 'varying', 'fluctuating',
'shifting', 'inconsistent', 'unpredictable', 'inconstant',
'fickle', 'uneven', 'unstable', 'protean']
synonyms['immutable'] = ['fixed', 'set', 'rigid', 'inflexible',
'permanent', 'established', 'carved in stone']
synonyms
{'immutable': ['fixed',
'set',
'rigid',
'inflexible',
'permanent',
'established',
'carved in stone'],
'mutable': ['changeable',
'variable',
'varying',
'fluctuating',
'shifting',
'inconsistent',
'unpredictable',
'inconstant',
'fickle',
'uneven',
'unstable',
'protean']}
另一个例子：
# 定义四个字典
e1 = {'mag': 0.05, 'width': 20}
e2 = {'mag': 0.04, 'width': 25}
e3 = {'mag': 0.05, 'width': 80}
e4 = {'mag': 0.03, 'width': 30}
# 以字典作为值传入新的字典
events = {500: e1, 760: e2, 3001: e3, 4180: e4}
events
{500: {'mag': 0.05, 'width': 20},
760: {'mag': 0.04, 'width': 25},
3001: {'mag': 0.05, 'width': 80},
4180: {'mag': 0.03, 'width': 30}}
键(或者值)的数据类型可以不同：
people = [
{'first': 'Sam', 'last': 'Malone', 'name': 35},
{'first': 'Woody', 'last': 'Boyd', 'name': 21},
{'first': 'Norm', 'last': 'Peterson', 'name': 34},
{'first': 'Diane', 'last': 'Chambers', 'name': 33}
]
people
[{'first': 'Sam', 'last': 'Malone', 'name': 35},
{'first': 'Woody', 'last': 'Boyd', 'name': 21},
{'first': 'Norm', 'last': 'Peterson', 'name': 34},
{'first': 'Diane', 'last': 'Chambers', 'name': 33}]
使用 dict 初始化字典
除了通常的定义方式，还可以通过 dict() 转化来生成字典：
inventory = dict(
[('foozelator', 123),
('frombicator', 18),
('spatzleblock', 34),
('snitzelhogen', 23)
])
inventory
{'foozelator': 123, 'frombicator': 18, 'snitzelhogen': 23, 'spatzleblock': 34}
利用索引直接更新键值对：
inventory['frombicator'] += 1
inventory
{'foozelator': 123, 'frombicator': 19, 'snitzelhogen': 23, 'spatzleblock': 34}
适合做键的类型
在不可变类型中，整数和字符串是字典中最常用的类型；而浮点数通常不推荐用来做键，原因如下：
data = {}
data[1.1 + 2.2] = 6.6
# 会报错
data[3.3]
---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
in ()
2 data[1.1 + 2.2] = 6.6
3 # 会报错
----> 4 data[3.3]
KeyError: 3.3
事实上，观察data的值就会发现，这个错误是由浮点数的精度问题所引起的：
data
{3.3000000000000003: 6.6}
有时候，也可以使用元组作为键值，例如，可以用元组做键来表示从第一个城市飞往第二个城市航班数的多少：
connections = {}
connections[('New York', 'Seattle')] = 100
connections[('Austin', 'New York')] = 200
connections[('New York', 'Austin')] = 400
元组是有序的，因此 ('New York', 'Austin') 和 ('Austin', 'New York') 是两个不同的键：
print(connections[('Austin', 'New York')])
print(connections[('New York', 'Austin')])
200
400
字典方法
get 方法
之前已经见过，用索引可以找到一个键对应的值，但是当字典中没有这个键的时候，Python会报错，这时候可以使用字典的 get 方法来处理这种情况，其用法如下：
`d.get(key, default = None)`
返回字典中键 key 对应的值，如果没有这个键，返回 default 指定的值(默认是 None )。
a = {}
a["one"] = "this is number 1"
a["two"] = "this is number 2"
索引不存在的键值会报错：
a["three"]
---------------------------------------------------------------------------
KeyError Traceback (most recent call last)
in ()
----> 1 a["three"]
KeyError: 'three'
改用get方法：
print(a.get("three"))
None
指定默认值参数：
a.get("three", "undefined")
'undefined'
pop 方法删除元素
pop 方法可以用来弹出字典中某个键对应的值，同时也可以指定默认参数：
`d.pop(key, default = None)`
删除并返回字典中键 key 对应的值，如果没有这个键，返回 default 指定的值(默认是 None )。
a
{'one': 'this is number 1', 'two': 'this is number 2'}
弹出并返回值：
a.pop("two")
'this is number 2'
a
{'one': 'this is number 1'}
弹出不存在的键值：
a.pop("two", 'not exist')
'not exist'
与列表一样，del 函数可以用来删除字典中特定的键值对，例如：
del a["one"]
a
{}
update方法更新字典
之前已经知道，可以通过索引来插入、修改单个键值对，但是如果想对多个键值对进行操作，这种方法就显得比较麻烦，好在有 update 方法：
`d.update(newd)`
将字典newd中的内容更新到d中去。
person = {}
person['first'] = "Jmes"
person['last'] = "Maxwell"
person['born'] = 1831
print(person)
{'first': 'Jmes', 'last': 'Maxwell', 'born': 1831}
把'first'改成'James'，同时插入'middle'的值'Clerk'：
person_modifications = {'first': 'James', 'middle': 'Clerk'}
person.update(person_modifications)
print(person)
{'first': 'James', 'last': 'Maxwell', 'born': 1831, 'middle': 'Clerk'}
in查询字典中是否有该键
barn = {'cows': 1, 'dogs': 5, 'cats': 3}
in 可以用来判断字典中是否有某个特定的键：
'chickens' in barn
False
'cows' in barn
True
keys 方法，values 方法和items 方法
`d.keys()`
返回一个由所有键组成的列表；
`d.values()`
返回一个由所有值组成的列表；
`d.items()`
返回一个由所有键值对元组组成的列表；
barn.keys()
dict_keys(['cows', 'dogs', 'cats'])
barn.values()
dict_values([1, 5, 3])
barn.items()
dict_items([('cows', 1), ('dogs', 5), ('cats', 3)])
注意一件事：keys() 返回的值跟 values() 返回的值是一一对应的。
土木狗的视角：字典是Python里面最常用的类型之一，其含义是一组键值对。在前面我们讲列表的时候提到过list = [砂子，水泥，石子，砖头]这样一个类似工地堆场的列表；事实上字典，就是再给这些元素起一个名字，用来调用，例如：dict = {0：砂子，1：水泥，2：石子，3：砖头}，这就是一个字典的键值对。在调用的时候，前面的列表list[0]代表的就是砂子，而字典dict[0]代表的也是砂子，两者不同点在于：列表中的元素一旦定义，他的位子是固定的，而字典里面的元素(键值对)顺序是无序的。
关于字典的具体操作，如pop、del、get以及keys、values、items等，再实际使用过程中再去体会他们的差别。
课后作业(可选)
按上一节运行自己的项目，新建一个*.ipynb文件，将上面代码敲入运行。
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