Day 09：【99天精通Python】字典与集合 - 键值对与去重利器

前言

欢迎来到第9天！

在之前的学习中，我们使用了列表和元组来存储有序的数据序列。但是，如果我们想要存储"姓名"对应的"电话号码"，或者"商品ID"对应的"价格"，用列表就显得有点麻烦了（你需要两个列表或者去遍历查找）。

今天我们要介绍Python中两个非常强大的数据结构：字典（Dictionary）和集合（Set）。它们不再通过索引（0, 1, 2…）来访问数据，而是通过键（Key）或者内容本身来快速定位。

本节内容：

• 字典的概念与创建
• 字典的增删改查
• 字典的常用方法与遍历
• 集合的创建与去重
• 集合的数学运算（交集、并集等）
• 实战练习

一、字典（Dictionary）：键值对的管家

1.1 什么是字典？

字典是Python中唯一的内置映射类型。它存储的是键值对（Key-Value Pair）。就像我们要查《新华字典》一样，通过拼音（Key）能快速找到对应的汉字解释（Value）。

特点：

1. 键值对：数据以key: value形式存储。
2. 键唯一：同一个字典中，键必须是唯一的。
3. 无序性：在Python 3.6之前字典无序，3.7+开始保留插入顺序，但我们通常仍将其视为无序容器。
4. 可变：可以动态增删改。

1.2 创建字典

# 方式1：使用花括号 {}（最常用）person={"name":"Alice","age":25,"is_student":True}# 方式2：使用 dict() 函数book=dict(title="Python入门",price=59.9,author="Guido")# 方式3：创建空字典empty_dict={}# 或者empty_dict2=dict()print(person)print(book)

注意：字典的键（Key）必须是不可变类型（如字符串、数字、元组），通常使用字符串。**值（Value）**可以是任意类型。

1.3 访问字典的值

person={"name":"Alice","age":25}# 方式1：通过键访问 [key]print(person["name"])# Alice# 如果键不存在，会报错 KeyError# print(person["gender"]) # KeyError: 'gender'# 方式2：使用 get(key) 方法（推荐）print(person.get("name"))# Aliceprint(person.get("gender"))# None（键不存在时不报错，返回None）# get() 可以设置默认值print(person.get("gender","未知"))# 未知

二、字典的增删改查

2.1 添加与修改

字典的添加和修改语法是一样的：dict[key] = value。

• 如果键不存在 ->添加
• 如果键已存在 ->修改

info={"name":"Bob"}# 添加info["age"]=30print(info)# {'name': 'Bob', 'age': 30}# 修改info["name"]="Bobby"print(info)# {'name': 'Bobby', 'age': 30}

2.2 删除元素

info={'name':'Bobby','age':30,'city':'Shanghai'}# 1. del 关键字delinfo['age']print(info)# {'name': 'Bobby', 'city': 'Shanghai'}# 2. pop(key) - 删除并返回值city=info.pop('city')print(city)# Shanghaiprint(info)# {'name': 'Bobby'}# 3. clear() - 清空字典info.clear()print(info)# {}

2.3 常用操作

student={"id":101,"name":"Tom","score":95}# 获取所有键print(student.keys())# dict_keys(['id', 'name', 'score'])# 获取所有值print(student.values())# dict_values([101, 'Tom', 95])# 获取所有键值对print(student.items())# dict_items([('id', 101), ('name', 'Tom'), ('score', 95)])# 检查键是否存在print("name"instudent)# Trueprint("age"instudent)# False

三、字典的遍历

由于字典存储的是键值对，遍历方式比较灵活。

scores={"Alice":95,"Bob":88,"Charlie":92}# 1. 默认遍历（遍历键）fornameinscores:print(name)# 2. 遍历值forscoreinscores.values():print(score)# 3. 遍历键值对（最常用）forname,scoreinscores.items():print(f"{name}的分数是:{score}")

四、集合（Set）：去重专家

4.1 什么是集合？

集合（Set）是一个无序的、不重复的元素序列。它的主要作用是去重和数学集合运算。

你可以把它理解为：只有 Key 没有 Value 的字典。

4.2 创建集合

# 方式1：使用花括号 {}fruits={"apple","banana","orange","apple"}# 重复的apple会被自动去除print(fruits)# {'banana', 'orange', 'apple'}（顺序不固定）# 方式2：使用 set() 函数（常用于列表去重）numbers=[1,2,2,3,3,3]unique_nums=set(numbers)print(unique_nums)# {1, 2, 3}# 【注意】创建空集合必须用 set()，不能用 {}empty_set=set()empty_dict={}# 这是空字典

4.3 集合的操作

s={1,2,3}# 添加s.add(4)print(s)# {1, 2, 3, 4}# 删除s.remove(2)# 如果元素不存在会报错s.discard(10)# 如果元素不存在不会报错（推荐）print(s)# {1, 3, 4}# 随机弹出一个元素item=s.pop()

4.4 集合运算（交、并、差）

集合最强大的地方在于数学运算。

a={1,2,3,4}b={3,4,5,6}# 交集 (&)：两者都有的print(a&b)# {3, 4}print(a.intersection(b))# 并集 (|)：两者合起来的（去重）print(a|b)# {1, 2, 3, 4, 5, 6}print(a.union(b))# 差集 (-)：a中有但b中没有的print(a-b)# {1, 2}print(a.difference(b))# 对称差集 (^)：互相没有的（并集 - 交集）print(a^b)# {1, 2, 5, 6}

五、列表、字典、集合对比

性能小贴士：如果你需要在海量数据中快速查找某个元素是否存在，使用字典或集合比列表快得多（哈希查找 vs 遍历查找）。

六、实战练习

练习1：词频统计

统计一段文本中每个单词出现的次数。

text="python java python c++ java python python"words=text.split()# 将字符串分割成列表# 方式1：使用普通字典counts={}forwordinwords:ifwordincounts:counts[word]+=1else:counts[word]=1print(counts)# {'python': 4, 'java': 2, 'c++': 1}# 方式2：使用 get() 简化counts={}forwordinwords:counts[word]=counts.get(word,0)+1print(counts)

练习2：列表去重并保持顺序

列表[1, 5, 2, 1, 9, 1, 5]，去除重复元素。

data=[1,5,2,1,9,1,5]# 简单去重（顺序可能会乱）print(list(set(data)))# 保持顺序去重（利用字典键的特性，Python 3.7+）print(list(dict.fromkeys(data)))# [1, 5, 2, 9]

练习3：共同好友推荐

用户A的好友是{"小红", "小明", "小刚"}，用户B的好友是{"小红", "小强", "小刚"}。

1. 找出他们的共同好友。
2. 找出可能认识的人（A的好友中B不认识的，或反之）。

friends_a={"小红","小明","小刚"}friends_b={"小红","小强","小刚"}# 共同好友 (交集)common=friends_a&friends_bprint(f"共同好友:{common}")# {'小红', '小刚'}# 可能认识的人 (对称差集)maybe_know=friends_a^friends_bprint(f"推荐好友:{maybe_know}")# {'小明', '小强'}

七、常见问题

Q1：字典的键可以是列表吗？

不可以。字典的键必须是不可变类型（可哈希的）。列表是可变的，所以不能做键。但元组可以（只要元组里不包含可变对象）。

# { [1, 2]: "value" } # 报错 TypeError: unhashable type: 'list'{(1,2):"value"}# 正确

Q2：字典和JSON是一回事吗？

非常像，但不是一回事。

• 字典：Python的一种数据结构。
• JSON：一种数据交换格式（字符串）。
• 它们可以通过json模块相互转换。

八、小结

关键要点：

1. 遇到"键值对应"的数据，首选字典。
2. 遇到"去重"或"集合运算"的需求，首选集合。
3. 字典的.get()方法可以避免 Key不存在导致的报错。
4. 字典和集合的查找速度非常快，适合处理大量数据的检索。

九、课后作业

1. 通讯录系统：创建一个空字典作为通讯录，实现循环输入用户的"姓名"和"电话"，如果姓名已存在则提示更新，输入"quit"退出并打印所有联系人。
2. 字符统计：输入一个字符串，统计每个字符出现的次数（不区分大小写），并按字符顺序输出。
3. 选课系统：
   • 选择了"Python"课程的学生集合：{'A', 'B', 'C', 'D'}
   • 选择了"Java"课程的学生集合：{'C', 'D', 'E', 'F'}
   • 请计算：同时选了两门课的学生？只选了Python的学生？总共有多少学生选课？

下节预告

Day 10：函数基础（Function）- 我们将学习如何将代码打包成可重复使用的模块，这是编程进阶的第一步！

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