前言

最近在學習深度學習，已經跑出了幾個模型，但Pyhton的基礎不夠扎實，因此，開始補習Python了，大家都推薦廖雪峰的課程，因此，開始了學習，但光學有沒有用，還要和大家討論一下，因此，寫下這些帖子，廖雪峰的課程連接在這里：廖雪峰
Python的相關介紹，以及它的歷史故事和運行機制，可以參見這篇：python介紹
Python的安裝可以參見這篇：Python安裝
Python的運行模式以及輸入輸出可以參見這篇：Python IO
Python的基礎概念介紹，可以參見這篇：Python 基礎
Python字符串和編碼的介紹，可以參見這篇：Python字符串與編碼
Python基本數據結構：list和tuple介紹，可以參見這篇：Python list和tuple
Python控制語句介紹：ifelse，可以參見這篇：Python 條件判斷
Python控制語句介紹：循環實現，可以參見這篇：Python循環語句
目錄：

• 前言
• Dict
  • 初始化
  • 原理
  • 注意
  • tips
  • 特點
• Set
  • 創建
  • 特性
• 小結

Dict

Python內置了對字典：dict的支持，dict全稱dictionary，在其他語言中也稱為map，使用鍵-值（key-value）存儲，相當于一個數據庫，具有極快的查找速度。

初始化

舉個栗子，假設要根據同學的名字查找對應的成績，如果用list實現，需要兩個list：

names = ['Mike', 'Bob', 'Tracy'] scores = [95, 75, 85]

給定一個名字，要查找對應的成績，就先要在names中找到對應的位置，再從scores相同位置取出成績，list越長，耗時越長。

如果用dict實現，只需要一個“名字”-“成績”的對照表，直接根據名字查找成績，無論這個表有多大，查找速度都不會變慢。用Python寫一個dict如下：

>>> d = {'Mike': 95, 'Bob': 75, 'Tracy': 85} >>> d['Mike'] 95

原理

為什么dict查找速度這么快？因為dict的實現原理和查字典是一樣的。假設字典包含了1萬個漢字，我們要查某一個字，一個辦法是把字典從第一頁往后翻，直到找到我們想要的字為止，這種方法就是在list中查找元素的方法，list越大，查找越慢。

第二種方法是先在字典的索引表里（比如部首表）查這個字對應的頁碼，然后直接翻到該頁，找到這個字。無論找哪個字，這種查找速度都非常快，不會隨著字典大小的增加而變慢。

dict使用的就是第二種實現方式，給定一個名字，比如’Mike’，dict在內部就可以直接計算出Mike對應的存放成績的“頁碼”，也就是95這個數字存放的內存地址，直接取出來，所以速度非常快。
你可以猜到，這種key-value存儲方式，在放進去的時候，必須根據key算出value的存放位置，這樣，取的時候才能根據key直接拿到value。
把數據放入dict的方法，除了初始化時指定外，還可以通過key放入：

>>> d['Adam'] = 67 >>> d['Adam'] 67

注意

由于一個key只能對應一個value，所以，多次對一個key放入value，后面的值會把前面的值沖掉：

>>> d['Jack'] = 90 >>> d['Jack'] 90 >>> d['Jack'] = 88 >>> d['Jack'] 88

如果key不存在，dict就會報錯：

>>> d['Thomas'] Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> KeyError: 'Thomas'

tips

要避免key不存在的錯誤，有兩種辦法，一是通過in判斷key是否存在：

>>> 'Thomas' in d False

二是通過dict提供的get()方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：

>>> d.get('Thomas') >>> d.get('Thomas', -1) -1

但你可以用d[‘Ada’]=1,來添加字典。
注意：返回None的時候Python的交互環境不顯示結果。

要刪除一個key，用pop(key)方法，對應的value也會從dict中刪除：

>>> d.pop('Bob') 75 >>> d {'Michael': 95, 'Tracy': 85}

請務必注意，dict內部存放的順序和key放入的順序是沒有關系的。

特點

和list比較，dict有以下幾個特點：

查找和插入的速度極快，不會隨著key的增加而變慢； 需要占用大量的內存，內存浪費多。

而list相反：

查找和插入的時間隨著元素的增加而增加； 占用空間小，浪費內存很少。

所以，dict是用空間來換取時間的一種方法。

dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代碼中幾乎無處不在，正確使用dict非常重要，需要牢記的第一條就是dict的key必須是不可變對象。
這是因為dict根據key來計算value的存儲位置，如果每次計算相同的key得出的結果不同，那dict內部就完全混亂了。這個通過key計算位置的算法稱為哈希算法（Hash）。

要保證hash的正確性，作為key的對象就不能變。在Python中，字符串、整數等都是不可變的，因此，可以放心地作為key。而list是可變的，就不能作為key：

>>> key = [1, 2, 3] >>> d[key] = 'a list' Traceback (most recent call last):File "<stdin>", line 1, in <module> TypeError: unhashable type: 'list'

Set

set和dict類似，也是一組key的集合，但不存儲value。由于key不能重復，所以，在set中，沒有重復的key。

創建

要創建一個set，需要提供一個list作為輸入集合：

>>> s = set([1, 2, 3]) >>> s {1, 2, 3}

注意，傳入的參數[1, 2, 3]是一個list，而顯示的{1, 2, 3}只是告訴你這個set內部有1，2，3這3個元素，顯示的順序也不表示set是有序的。。

特性

重復元素在set中自動被過濾：

>>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3]) >>> s {1, 2, 3}

通過add(key)方法可以添加元素到set中，可以重復添加，但不會有效果：

>>> s.add(4) >>> s {1, 2, 3, 4} >>> s.add(4) >>> s {1, 2, 3, 4}

通過remove(key)方法可以刪除元素：

>>> s.remove(4) >>> s {1, 2, 3}

set可以看成數學意義上的無序和無重復元素的集合，因此，兩個set可以做數學意義上的交集、并集等操作：

>>> s1 = set([1, 2, 3]) >>> s2 = set([2, 3, 4]) >>> s1 & s2 {2, 3} >>> s1 | s2 {1, 2, 3, 4} ##

set和dict的唯一區別僅在于沒有存儲對應的value，但是，set的原理和dict一樣，所以，同樣不可以放入可變對象，因為無法判斷兩個可變對象是否相等，也就無法保證set內部“不會有重復元素”。試試把list放入set，看看是否會報錯。

s=set([[1][2]]) Traceback (most recent call last):File "<pyshell#61>", line 1, in <module>s=set([[1][2]]) IndexError: list index out of range

再議不可變對象

上面我們講了，str是不變對象，而list是可變對象。

對于可變對象，比如list，對list進行操作，list內部的內容是會變化的，比如：

>>> a = ['c', 'b', 'a'] >>> a.sort() >>> a ['a', 'b', 'c']

而對于不可變對象，比如str，對str進行操作呢：

>>> a = 'abc' >>> a.replace('a', 'A') 'Abc' >>> a 'abc'

雖然字符串有個replace()方法，也確實變出了’Abc’，但變量a最后仍是’abc’，應該怎么理解呢？

我們先把代碼改成下面這樣：

>>> a = 'abc' >>> b = a.replace('a', 'A') >>> b 'Abc' >>> a 'abc'

要始終牢記的是，a是變量，而’abc’才是字符串對象！有些時候，我們經常說，對象a的內容是’abc’，但其實是指，a本身是一個變量，它指向的地址存放的內容才是’abc’：

┌───┐ ┌───────┐
│ a │─────────────────>│ ‘abc’ │
└───┘ └───────┘

當我們調用a.replace(‘a’, ‘A’)時，實際上調用方法replace是作用在字符串對象’abc’上的，而這個方法雖然名字叫replace，但卻沒有改變字符串’abc’的內容。相反，replace方法創建了一個新字符串’Abc’并返回，如果我們用變量b指向該新字符串，就容易理解了，變量a仍指向原有的字符串’abc’，但變量b卻指向新字符串’Abc’了：

┌───┐ ┌───────┐
│ a │─────────────────>│ ‘abc’ │
└───┘ └───────┘
┌───┐ ┌───────┐
│ b │─────────────────>│ ‘Abc’ │
└───┘ └───────┘

所以，對于不變對象來說，調用對象自身的任意方法，也不會改變該對象自身的內容。相反，這些方法會創建新的對象并返回，這樣，就保證了不可變對象本身永遠是不可變的。

小結

使用key-value存儲結構的dict在Python中非常有用，選擇不可變對象作為key很重要，最常用的key是字符串。
tuple雖然是不變對象，但試試把(1, 2, 3)和(1, [2, 3])放入dict或set中，并解釋結果。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的Python学习笔记：Dict和Set的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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