什么是dict


我们已经知道,list 和 tuple 可以用来表示顺序集合,例如,班里同学的名字:



['Adam', 'Lisa', 'Bart']



或者考试的成绩列表:



[95, 85, 59]



但是,要根据名字找到对应的成绩,用两个 list 表示就不方便。

如果把名字和分数关联起来,组成类似的查找表:



'Adam' ==> 95
'Lisa' ==> 85
'Bart' ==> 59


给定一个名字,就可以直接查到分数。

Python的 dict 就是专门干这件事的。用 dict 表示“名字”-“成绩”的查找表如下:


d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}


我们把名字称为key,对应的成绩称为value,dict就是通过 key来查找 value

{} 表示这是一个dict,然后按照 key: value, 写出来即可。最后一个 key: value 的逗号可以省略。

len() 函数可以计算任意集合的大小:



>>> len(d)
3



注意: 一个 key-value 算一个,因此,dict大小为3。

访问dict



我们已经能创建一个dict,用于表示名字和成绩的对应关系:


d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}


那么,如何根据名字来查找对应的成绩呢?

d[key] 的形式来查找对应的 value,这和 list 很像,不同之处是,list 必须使用索引返回对应的元素,而dict使用key:



>>> print d['Adam']
95
>>> print d['Paul']
Traceback (most recent call last):
  File "index.py", line 11, in <module>
    print d['Paul']
KeyError: 'Paul'



注意: 通过 key 访问 dict 的value,只要 key 存在,dict就返回对应的value。如果key不存在,会直接报错:KeyError。

要避免 KeyError 发生,有两个办法:

一是先判断一下 key 是否存在,用 in 操作符:



if 'Paul' in d:
    print d['Paul']



如果 'Paul' 不存在,if语句判断为False,自然不会执行 print d['Paul'] ,从而避免了错误。

二是使用dict本身提供的一个 get 方法,在Key不存在的时候,返回None:



>>> print d.get('Bart')
59
>>> print d.get('Paul')
None



dict的特点



dict的第一个特点是查找速度快,无论dict有10个元素还是10万个元素,查找速度都一样。而list的查找速度随着元素增加而逐渐下降。

不过dict的查找速度快不是没有代价的,dict的缺点是占用内存大,还会浪费很多内容,list正好相反,占用内存小,但是查找速度慢。

dict是按 key 查找,所以,在一个dict中,key不能重复。

dict的第二个特点就是存储的key-value序对是没有顺序的!这和list不一样:


d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}


当我们试图打印这个dict时:



>>> print d
{'Lisa': 85, 'Adam': 95, 'Bart': 59}



打印的顺序不一定是我们创建时的顺序,而且,不同的机器打印的顺序都可能不同,这说明dict内部是无序的,不能用dict存储有序的集合。

dict的第三个特点是作为 key 的元素必须不可变,Python的基本类型如字符串、整数、浮点数都是不可变的,都可以作为 key。但是list是可变的,就不能作为 key。

可以试试用list作为key时会报什么样的错误。

不可变这个限制仅作用于key,value是否可变无所谓:

{
    '123': [1, 2, 3],  # key 是 str,value是list
    123: '123',  # key 是 int,value 是 str
    ('a', 'b'): True  # key 是 tuple,并且tuple的每个元素都是不可变对象,value是 boolean
}

最常用的key还是字符串,因为用起来最方便。



更新dict



dict是可变的,也就是说,我们可以随时往dict中添加新的 key-value。比如已有dict:



d = {
    'Adam': 95,
    'Lisa': 85,
    'Bart': 59
}



要把新同学'Paul'的成绩 72 加进去,用赋值语句:



>>> d['Paul'] = 72



再看看dict的内容:



>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 59}


如果 key 已经存在,则赋值会用新的 value 替换掉原来的 value:



>>> d['Bart'] = 60
>>> print d
{'Lisa': 85, 'Paul': 72, 'Adam': 95, 'Bart': 60}



遍历dict



由于dict也是一个集合,所以,遍历dict和遍历list类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用for循环可以遍历 dict 的 key:



>>> d = { 'Adam': 95, 'Lisa': 85, 'Bart': 59 }
>>> for key in d:
...     print key
... 
Lisa
Adam
Bart



由于通过 key 可以获取对应的 value,因此,在循环体内,可以获取到value的值。

什么是set



dict的作用是建立一组 key 和一组 value 的映射关系,dict的key是不能重复的。

有的时候,我们只想要 dict 的 key,不关心 key 对应的 value,目的就是保证这个集合的元素不会重复,这时,set就派上用场了。

set 持有一系列元素,这一点和 list 很像,但是set的元素没有重复,而且是无序的,这点和 dict 的 key很像。

创建 set 的方式是调用 set() 并传入一个 list,list的元素将作为set的元素:



>>> s = set(['A', 'B', 'C'])



可以查看 set 的内容:



>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])



请注意,上述打印的形式类似 list, 但它不是 list,仔细看还可以发现,打印的顺序和原始 list 的顺序有可能是不同的,因为set内部存储的元素是无序的。

set不能包含重复的元素,所以,当我们传入包含重复元素的 list 会怎么样呢?



>>> s = set(['A', 'B', 'C', 'C'])
>>> print s
set(['A', 'C', 'B'])
>>> len(s)
3



结果显示,set会自动去掉重复的元素,原来的list有4个元素,但set只有3个元素。



访问set



由于set存储的是无序集合,所以我们没法通过索引来访问。

访问 set中的某个元素实际上就是判断一个元素是否在set中。

例如,存储了班里同学名字的set:



>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart', 'Paul'])



我们可以用 in 操作符判断:

Bart是该班的同学吗?



>>> 'Bart' in s
True



Bill是该班的同学吗?



>>> 'Bill' in s
False



bart是该班的同学吗?



>>> 'bart' in s
False



看来大小写很重要,'Bart' 和 'bart'被认为是两个不同的元素。



set的特点



set的内部结构和dict很像,唯一区别是不存储value,因此,判断一个元素是否在set中速度很快。

set存储的元素和dict的key类似,必须是不变对象,因此,任何可变对象是不能放入set中的。

set存储的元素也是没有顺序的。

set的这些特点,可以应用在哪些地方呢?

星期一到星期日可以用字符串'MON', 'TUE', ... 'SUN'表示。

假设我们让用户输入星期一至星期日的某天,如何判断用户的输入是否是一个有效的星期呢?

可以用 if 语句判断,但这样做非常繁琐:

x = '???' # 用户输入的字符串
if x!= 'MON' and x!= 'TUE' and x!= 'WED' ... and x!= 'SUN':
    print 'input error'
else:
    print 'input ok'

注意:if 语句中的...表示没有列出的其它星期名称,测试时,请输入完整。

如果事先创建好一个set,包含'MON' ~ 'SUN':


weekdays = set(['MON', 'TUE', 'WED', 'THU', 'FRI', 'SAT', 'SUN'])


再判断输入是否有效,只需要判断该字符串是否在set中:

x = '???' # 用户输入的字符串
if x in weekdays:
    print 'input ok'
else:
    print 'input error'

这样一来,代码就简单多了。



遍历set



由于 set 也是一个集合,所以,遍历 set 和遍历 list 类似,都可以通过 for 循环实现。

直接使用 for 循环可以遍历 set 的元素:

>>> s = set(['Adam', 'Lisa', 'Bart'])
>>> for name in s:
...     print name
... 
Lisa
Adam
Bart

注意: 观察 for 循环在遍历set时,元素的顺序和list的顺序很可能是不同的,而且不同的机器上运行的结果也可能不同。



更新set



由于set存储的是一组不重复的无序元素,因此,更新set主要做两件事:

一是把新的元素添加到set中,二是把已有元素从set中删除。

添加元素时,用set的add()方法:



>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(4)
>>> print s
set([1, 2, 3, 4])



如果添加的元素已经存在于set中,add()不会报错,但是不会加进去了:



>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.add(3)
>>> print s
set([1, 2, 3])



删除set中的元素时,用set的remove()方法:


>>> s = set([1, 2, 3, 4])
>>> s.remove(4)
>>> print s
set([1, 2, 3])


如果删除的元素不存在set中,remove()会报错:


>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s.remove(4)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 4


所以用add()可以直接添加,而remove()前需要判断。



编写函数



 def 语句,依次写出函数名、括号、括号中的参数和冒号:,然后,在缩进块中编写函数体,函数的返回值用 return 语句返回。

我们以自定义一个求绝对值的 my_abs 函数为例:

def my_abs(x):
    if x >= 0:
        return x
    else:
        return -x

请注意,函数体内部的语句在执行时,一旦执行到return时,函数就执行完毕,并将结果返回。因此,函数内部通过条件判断和循环可以实现非常复杂的逻辑。

如果没有return语句,函数执行完毕后也会返回结果,只是结果为 None。

return None可以简写为return。



返回多值



函数可以返回多个值吗?答案是肯定的。

比如在游戏中经常需要从一个点移动到另一个点,给出坐标、位移和角度,就可以计算出新的坐标:

# math包提供了sin()和 cos()函数,我们先用import引用它:



import math
def move(x, y, step, angle):
    nx = x + step * math.cos(angle)
    ny = y - step * math.sin(angle)
    return nx, ny



这样我们就可以同时获得返回值:



>>> x, y = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print x, y
151.961524227 70.0



但其实这只是一种假象,Python函数返回的仍然是单一值:



>>> r = move(100, 100, 60, math.pi / 6)
>>> print r
(151.96152422706632, 70.0)



用print打印返回结果,原来返回值是一个tuple

但是,在语法上,返回一个tuple可以省略括号,而多个变量可以同时接收一个tuple,按位置赋给对应的值,所以,Python的函数返回多值其实就是返回一个tuple,但写起来更方便。



定义默认参数



定义函数的时候,还可以有默认参数。

例如Python自带的 int() 函数,其实就有两个参数,我们既可以传一个参数,又可以传两个参数:



>>> int('123')
123
>>> int('123', 8)
83



int()函数的第二个参数是转换进制,如果不传,默认是十进制 (base=10),如果传了,就用传入的参数。

可见,函数的默认参数的作用是简化调用,你只需要把必须的参数传进去。但是在需要的时候,又可以传入额外的参数来覆盖默认参数值。

我们来定义一个计算 x 的N次方的函数:



def power(x, n):
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x
    return s



假设计算平方的次数最多,我们就可以把 n 的默认值设定为 2:



def power(x, n=2):
    s = 1
    while n > 0:
        n = n - 1
        s = s * x
    return s



这样一来,计算平方就不需要传入两个参数了:


>>> power(5)
25


由于函数的参数按从左到右的顺序匹配,所以默认参数只能定义在必需参数的后面:

# OK:
def fn1(a, b=1, c=2):
    pass
# Error:
def fn2(a=1, b):
    pass



定义可变参数



如果想让一个函数能接受任意个参数,我们就可以定义一个可变参数:

def fn(*args):
    print args

号,我们可以传入0个、1个或多个参数给可变参数:



>>> fn()
()
>>> fn('a')
('a',)
>>> fn('a', 'b')
('a', 'b')
>>> fn('a', 'b', 'c')
('a', 'b', 'c')


args看成一个 tuple 就好了。

定义可变参数的目的也是为了简化调用。假设我们要计算任意个数的平均值,就可以定义一个可变参数:

def average(*args):
    ...

这样,在调用的时候,可以这样写:


>>> average()
0
>>> average(1, 2)
1.5
>>> average(1, 2, 2, 3, 4)
2.4