【Python】一文带你掌握数据容器之集合，字典

一、集合

思考：我们目前接触到了列表、元组、字符串三个数据容器了。基本满足大多数的使用场景为何又需要学习新的集合类型呢?

通过特性来分析:
（1）列表可修改、支持重复元素且有序
（2）元组、字符串不可修改、支持重复元素且有序

大家有没有看出一些局限?

局限就在于：它们都支持重复元素

如果场景需要对内容做去重处理，列表、元组、字符串就不方便了

而集合，最主要的特点就是:不支持元组的重复(自带去重功能)、并且内容无序

1.集合的定义

基本语法:

# 定义集合字面量
{元素,元素,......,元素}

# 定义集合变量
变量名称 = {元素,元素,......,元素}

# 定义空集合
变量名称 = set()

和列表、元组、字符串等定义基本相同:

列表使用[ ]

元组使用( )

字符串使用" "

集合使用{ }

2.集合的常用操作

首先，因为集合是无序的，所以集合不支持:下标索引访问但是集合和列表一样，是允许修改的，所以我们来看看集合的修改方法

编号	操作	作用
1	集合.add(元素)	集合内添加一个元素
2	集合remove(元素)	移除集合内指定的元素
3	集合.pop()	从集合中随机取出一个元素
4	集合.clear()	将集合清空
5	集合1.difference(集合2)	得到一个新集合，内含2个集合的差集原有的2个集合内容不变
6	集合1.differenceupdate(集合2）	在集合1中，删除集合2中存在的元素集合1被修改，集合2不变
7	集合1.union(集合2)	得到1个新集合，内含2个集合的全部元素原有的2个集合内容不变
8	len（集合）	得到一个整数，记录了集合的元素数量

(1)添加新元素

语法:集合.add(元素)将指定元素，添加到集合内

结果:集合本身被修改，添加了新元素

my_set = {"Hello", "World"}
my_set.add("bite")
print(my_set)  # 结果：{'World', 'bite', 'Hello'}（顺序可能会变）

(2) 移除元素

语法:集合.remove(元素)，将指定元素，从集合内移除

结果:集合本身被修改，移除了元素

my_set = {"Hello", "World"}
my_set.remove("World")
print(my_set)  # 结果：{'Hello'}

(3) 从集合中随机取出元素

语法:集合.pop()，功能，从集合中随机取出一个元素

结果:会得到一个元素的结果。同时集合本身被修改，元素被移除

my_set = {"Hello", "World"}
element = my_set.pop()
print(my_set)  # 结果：{'Hello'}
print(element)  # 结果：World

(4) 清空集合

语法:集合.clear()，功能，清空集合

结果:集合本身被清空

my_set = {"Hello", "World"}
my_set.clear()
print(my_set)  # 结果：set()

(5)取出2个集合的差集

语法:集合1.difference(集合2)，功能: 取出集合1和集合2的差集 (集合1有而集合2没有的)

结果:得到一个新集合，集合1和集合2不变

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
set3 = set1.difference(set2)
print(set3)  # 结果：{2, 3}
print(set2)  # 结果：{1, 5, 6}
print(set1)  # 结果：{1, 2, 3}

(6) 消除2个集合的差集

语法:集合1.difference_update(集合2)

功能:对比集合1和集合2，在集合1内，删除和集合2相同的元素

结果:集合1被修改，集合2不变

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
set1.difference_update(set2)
print(set1)  # 结果：{2, 3}
print(set2)  # 结果：{1, 5, 6}

(7) 2个集合合并

语法:集合1.union(集合2)

功能:将集合1和集合2组合成新集合

结果: 得到新集合，集合1和集合2不变

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 5, 6}
set3 = set1.union(set2)
print(set3)  # 结果：{1, 2, 3, 5, 6}
print(set1)  # 结果：{1, 2, 3}
print(set2)  # 结果：{1, 5, 6}

二、字典

思考：老师有一份名单，记录了学生的姓名和考试总成绩，现在需要将其通过Python录入至程序中，并可以通过学生姓名检索学生的成绩，由此引入了字典，使用字典可以用key取出 Value的操作

1.字典的定义

字典的定义，同样使用{ }，不过存储的元素是一个个的 : 键值对，如下语法：

# 定义字典字面量
{key: value, key: value, ......, key: value}

# 定义字典变量
 my_dict = {key: value, key: value, ......, key: valuel}

# 定义空字典
my_dict = {}    # 空字典定义方式1
my_dict = dict()  # 空字典定义方式2

注意：字典内Key不允许重复，重复添加等同于覆盖原有数据

# 定义重复Key的宇典
my_dict1 = {"王力鸿": 99,"王力鸿": 88,"林俊节": 77}
print(f"重复key的字典的内容是:{my_dict1}")

# 结果：重复key的字典的内容是:{'王力鸿':88，林俊节':77}

2.字典数据的获取

字典同集合一样，不可以使用下标索升

但是字典可以通过Key值来取得对应的Value

# 语法，字典[Key]可以取到对应的value
stu_score = {"李四": 99, "张三": 88,"王二麻子": 77}
print(stu_score["李四"])   # 结果：99
print(stu_score["张三"])   # 结果：88
print(stu_score["王二麻子"])  # 结果：77

3.字典的嵌套

字典的Key和Value可以是任意数据类型(Key不可为字典）

那么，就表明，字典是可以嵌套的

需求如下: 记录学生各科的考试信息

stu_score_dict = {
    "王力鸿": {
        "语文": 77,
        "数学": 66,
        "英语": 33
    }, "周杰轮": {
        "语文": 88,
        "数学": 86,
        "英语": 55
    }, "林俊节": {
        "语文": 99,
        "数学": 96,
        "英语": 66
    }
}
print(f"学生的考试信息是:{stu_score_dict}")

# 结果：学生的考试信息是:{'王力鸿': {'语文': 77, '数学': 66, '英语': 33}, '周杰轮': {'语文': 88, '数学': 86, '英语': 55}, '林俊节': {'语文': 99, '数学': 96, '英语': 66}}

从嵌套字典中获取数据:

score = stu_score_dict["周杰轮"]["语文"]
print(f"周杰轮的语文分数是:{score}")

# 结果：周杰轮的语文分数是:88

4.字典的常用操作

编号	操作	作用
1	字典[Key]	获取指定Key对应的Value值
2	字典[Key]= Value	添加或更新键值对
3	字典.pop(Key)	取出Key对应的Value并在字典内删除此Key的键值对
4	字典.clear()	清空字典
5	字典.keys()	获取字典的全部Key，可用于for循环遍历字典
6	len(字典)	计算字典内的元素数量

（1）新增元素

语法:字典[Key] =Value，结果:字典被修改，新增了元素

my_dict1 = {"王力鸿": 88, "林俊节": 77}
# 新增，张学油的考试成绩
my_dict1['张学油'] = 66
print(my_dict1)

# 结果：{'王力鸿': 88, '林俊节': 77, '张学油': 66}

（2）更新元素

语法:字典[Key]=Value，结果:字典被修改，元素被更新

注意: 字典Key不可以重复，所以对已存在的Key执行上述操作，就是更新Value值

my_dict1 = {"王力鸿": 88, "林俊节": 77}
my_dict1['王力鸿'] = 66
print(my_dict1)

# 结果：{'王力鸿': 66, '林俊节': 77}

（3）删除元素

语法: 字典.pop(Key)，结果:获得指定Key的Value，同时字典被修改，指定Key的数据被删除

my_dict1 = {"王力鸿": 88, "林俊节": 77}
value = my_dict1.pop("王力鸿")
print(value)   # 结果：88
print(my_dict1)  # 结果：{'林俊节': 77}

（4）清空字典

语法:字典.clear()，结果:字典被修改，元素被清空

my_dict1 = {"王力鸿": 88, "林俊节": 77}
my_dict1.clear()
print(my_dict1)

# 结果：{}

（5）获取字典的全部Key

语法：字典.keys()，可用于for循环遍历字典

# 获取全部的key
my_dict = {"周杰轮": 99, "王力鸿": 88, "林俊节": 77}
keys = my_dict.keys()
print(f"字典的全部keys是:{keys}")  # 结果：字典的全部keys是:dict_keys(['周杰轮', '王力鸿', '林俊节'])

# 遍历字典
# 方式一：通过获取到全部的key来完成遍历
for key in keys:
    print(f"字典的key是:{key}")
    print(f"字典的value是: {my_dict[key]}")

# 方式二：直接对字典进行for循环，每一次循环都是直接得到key
for key in my_dict:
    print(f"字典的key是:{key}")
    print(f"字典的value是: {my_dict[key]}")