Словари
В языке программирования Python словари (тип dict ) представляют собой еще одну разновидность структур данных наряду со списками и кортежами. Словарь — это изменяемый (как список) неупорядоченный (в отличие от строк, списков и кортежей) набор элементов «ключ:значение».
«Неупорядоченный» – значит, что последовательность расположения пар не важна, в следствие чего обращение к элементам по индексам невозможно.
В других языках структуры, схожие со словарями, называются по-другому. Например, в Java подобный тип данных называется отображением.
Чтобы представление о словаре стало более понятным, проведем аналогию с обычным словарем, например, англо-русским. На каждое английское слово в таком словаре есть русское слово-перевод: cat – кошка, dog – собака, table – стол и т. д. Если англо-русский словарь описать с помощью Python, то английские слова можно сделать ключами, а русские – их значениями:
{'cat': 'кошка', 'dog': 'собака', 'bird': 'птица'>
Обратите внимание, что для определения словаря используются фигурные скобки. Синтаксис словаря на Питоне описывается такой схемой:
В словаре доступ к значениям осуществляется не по индексам, а по ключам, которые заключаются в квадратные скобки (по аналогии с индексами списков):
>>> a['cat'] 'кошка' >>> a['bird'] 'птица'
Словари, как и списки, являются изменяемым типом данных: позволительно изменять, добавлять и удалять элементы (пары «ключ:значение»). Изначально словарь можно создать пустым (например, d = <> ) и потом заполнить его элементами. Добавление и изменение имеет одинаковый синтаксис: словарь[ключ] = значение . Ключ может быть как уже существующим (тогда происходит изменение значения), так и новым (происходит добавление элемента словаря). Удаление элемента осуществляется с помощью встроенной оператора del языка Python.
>>> a = <> >>> a[1] = 2.34 >>> a[2] = 4.88 >>> a >>> a[1] = 3.01 >>> a >>> del a[2] >>> a
В словаре не может быть двух элементов с одинаковыми ключами. Однако могут быть одинаковые значения у разных ключей.
Ключом может быть любой неизменяемый тип данных. Значением – любой тип данных. Значения словарей вполне могут быть структурами, например, другими словарями или списками.
>>> nums = >>> person1 = >>> person1['data'][0] 4
Перебор элементов словаря в цикле for
Элементы словаря перебираются в цикле for также, как элементы других сложных объектов. Однако «по-умолчанию» извлекаются только ключи:
>>> nums >>> for i in nums: . print(i) . 1 2 3
Но по ключам всегда можно получить значения:
>>> for i in nums: . print(nums[i]) . one two three
С другой стороны у словаря как класса есть метод items() , который создает особую структуру, состоящую из кортежей. Каждый кортеж включает ключ и значение:
>>> n = nums.items() >>> n dict_items([(1, 'one'), (2, 'two'), (3, 'three')])
В цикле for можно распаковывать кортежи, таким образом сразу извлекая как ключ, так и его значение:
>>> for key, value in nums.items(): . print(key, 'is', value) . 1 is one 2 is two 3 is three
Методы словаря keys() и values() позволяют получить отдельно перечни ключей и значений. Так что если, например, надо перебрать только значения или только ключи, лучше воспользоваться одним из этих методов:
>>> v_nums = [] >>> for v in nums.values(): . v_nums.append(v) . >>> v_nums ['one', 'two', 'three']
Методы словаря
Кроме рассмотренных выше трех методов items() , keys() и values() словари обладают еще восемью. Это методы clear() , copy() , fromkeys() , get() , pop() , popitem() , setdefault() , update() .
Метод clear() удаляет все элементы словаря, но не удаляет сам словарь. В итоге остается пустой словарь:
>>> nums >>> nums.clear() >>> nums <>
Словарь – это изменяемый тип данных. Следовательно, как и список он передается в функцию по ссылке. Поэтому иногда, чтобы избежать нежелательного изменения глобального словаря его копируют. Это делают и с другими целями.
>>> n1 = >>> n2 = n1 >>> n3 = n1.copy() >>> n2[‘c’] = 3 >>> n1 >>> n2 >>> n3
Метод fromkeys() позволяет создать словарь из списка, элементы которого становятся ключами. Применять метод можно как классу dict , так и к его объектам:
>>> a = [1, 2, 3] >>> c = dict.fromkeys(a) >>> c >>> d = dict.fromkeys(a, 10) >>> d
Метод get() позволяет получить элемент по его ключу:
>>> nums.get(1) 'one'
Метод pop() удаляет из словаря элемент по указанному ключу и возвращает значение удаленной пары. Метод popitem() не принимает аргумента, удаляет элемент по принципу «последним вошел, первым вышел» и возвращает его в программу в виде кортежа (ключ, значение) .
>>> nums = >>> nums.pop(1) ‘one’ >>> nums >>> nums.popitem() (3, ‘three’) >>> nums
С помощью setdefault() можно добавить элемент в словарь:
>>> nums.setdefault(4, ‘four’) ‘four’ >>> nums
Равносильно nums[4] = ‘four’ , если элемент с ключом 4 отсутствует в словаре. Если он уже есть, то nums[4] = ‘four’ перезапишет старое значение, setdefault() – нет.
С помощью update() можно добавить в словарь другой словарь:
>>> nums.update() >>> nums
Также метод обновляет значения существующих ключей. Включает еще ряд особенностей.
Практическая работа
- Создайте словарь, связав его с переменной school , и наполните данными, которые бы отражали количество учащихся в разных классах (1а, 1б, 2б, 6а, 7в и т. п.). Внесите изменения в словарь согласно следующему: а) в одном из классов изменилось количество учащихся, б) в школе появился новый класс, с) в школе был расформирован (удален) другой класс. Вычислите общее количество учащихся в школе.
- Напишите функцию, которая принимает один словарь, и возвращает другой, в котором ключами являются значения из первого словаря, а значениями – соответствующие им ключи. Создайте словарь, передайте его в функцию. Выведите на экран исходный и «перевернутый» словари.
Примеры решения и дополнительные уроки в pdf-версии курса
X Скрыть Наверх
Python. Введение в программирование
Введение — Python: Cловари и множества
Словарь — это тип данных, представляющий собой коллекцию пар «ключ-значение». В рамках одного словаря ключи не повторяются. Также словари иногда называют ассоциативными массивами — эти термины используются как синонимы.
В этом уроке мы познакомимся со словарями и их ключевыми особенностями.
Особенности словарей
По предыдущим курсам вам уже знакомы коллекции, а именно: списки и кортежи. Они упорядочены и хранят элементы в том порядке, в котором они были добавлены.
Словари тоже относятся к коллекциям, но работают по-другому — они не запоминают порядок добавления элементов. Вместо этого словари сохраняют элементы так, чтобы операции над содержимым словаря были максимально эффективны.
Начиная с версии Python 3.7, внутреннее устройство словарей поменялось. С этой версии словари помнят, в каком порядке ключи добавлялись. Однако основывать всю логику на этом свойстве не стоит — для хранения порядка чего-либо больше подходят списки.
Элементы списка или кортежа индексированы. Позиция каждого элемента представляет собой число — порядковый номер от начала коллекции. Ключами словаря могут быть не только числа, но и многие другие типы данных, чаще всего — строки.
Напомним, что индексы списка и кортежа монотонны. Они идут без пропусков, у соседних элементов отличаются на единицу. В отличие от них, никаких особых закономерностей между ключами словаря нет, кроме гарантии уникальности.
Обычно списки гомогенны — они хранят элементы одного типа. Словари, напротив, чаще всего гетерогенны — отличаться могут как типы значений, так и типы ключей. Бывает и такое, хоть и редко.
Для чего применяются словари
В словарях удобно сохранять наборы сведений о некой сущности. Например, пользователь может обладать никнеймом, возрастом, адресом электронной почты. И все эти данные удобно сохранить в одном словаре:
user = 'name': 'superbob', 'email': 'bob.is.super@mail.com', 'age': 35 > Так выглядит литерал словаря, в котором есть:
- Ключи словаря — ‘name’ , ’email’ и ‘age’
- Значения — ‘superbob’ , ‘bob.is.super@mail.com’ и 35
Подобным образом с помощью словарей можно описывать любые сущности предметной области: заказ, курс, урок, топик на форуме, комментарий в проекте. В каждом случае будет своя структура, зависящая от тех свойств, которыми описывается конкретная сущность.
Кроме того, словари используются как хранилища для конфигурационных параметров или как способ передать в функцию множество разнородных данных в виде одного параметра.
Как подготовиться к этому курсу
Словари — это одна из ключевых структур в Python. Даже классы и модули представляют собой словари. Но перед тем, как изучать словари, нужно освоить базовый синтаксис языка программирования и другой тип коллекций — списки:
Открыть доступ
Курсы программирования для новичков и опытных разработчиков. Начните обучение бесплатно
- 130 курсов, 2000+ часов теории
- 1000 практических заданий в браузере
- 360 000 студентов
Наши выпускники работают в компаниях:
Д. П. Кириенко. Программирование на языке Python (школа 179 г. Москвы)
Обычные списки (массивы) представляют собой набор пронумерованных элементов, то есть для обращения к какому-либо элементу списка необходимо указать его номер. Номер элемента в списке однозначно идентифицирует сам элемент. Но идентифицировать данные по числовым номерам не всегда оказывается удобно. Например, маршруты поездов в России идентифицируются численно-буквенным кодом (число и одна цифра), также численно-буквенным кодом идентифицируются авиарейсы, то есть для хранения информации о рейсах поездов или самолетов в качестве идентификатора удобно было бы использовать не число, а текстовую строку.
Структура данных, позволяющая идентифицировать ее элементы не по числовому индексу, а по произвольному, называется словарем или ассоциативным массивом. Соответствующая структура данных в языке Питон называется dict .
Рассмотрим простой пример использования словаря. Заведем словарь Capitals , где индексом является название страны, а значением — название столицы этой страны. Это позволит легко определять по строке с названием страны ее столицу.
# Создадим пустой словать Capitals Capitals = dict() # Заполним его несколькими значениями Capitals['Russia'] = 'Moscow' Capitals['Ukraine'] = 'Kiev' Capitals['USA'] = 'Washington' # Считаем название страны print('В какой стране вы живете?') country = input() # Проверим, есть ли такая страна в словаре Capitals if country in Capitals: # Если есть - выведем ее столицу print('Столица вашей страны', Capitals[country]) else: # Запросим название столицы и добавив его в словарь print('Как называется столица вашей страны?') city = input() Capitals[country] = city
Итак, каждый элемент словаря состоит из двух объектов: ключа и значения. В нашем примере ключом является название страны, значением является название столицы. Ключ идентифицирует элемент словаря, значение является данными, которые соответствуют данному ключу. Значения ключей — уникальны, двух одинаковых ключей в словаре быть не может.
В жизни широко распространены словари, например, привычные бумажные словари (толковые, орфографические, лингвистические). В них ключом является слово-заголовок статьи, а значением — сама статья. Для того, чтобы получить доступ к статье, необходимо указать слово-ключ.
Другой пример словаря, как структуры данных — телефонный справочник. В нем ключом является имя, а значением — номер телефона. И словарь, и телефонный справочник хранятся так, что легко найти элемент словаря по известному ключу (например, если записи хранятся в алфавитном порядке ключей, то легко можно найти известный ключ, например, бинарным поиском), но если ключ неизвествен, а известно лишь значение, то поиск элемента с данным значением может потребовать последовательного просмотра всех элементов словаря.
Особенностью ассоциативного массива является его динамичность: в него можно добавлять новые элементы с произвольными ключами и удалять уже существующие элементы. При этом размер используемой памяти пропорционален размеру ассоциативного массива. Доступ к элементам ассоциативного массива выполняется хоть и медленнее, чем к обычным массивам, но в целом довольно быстро.
В языке Питон как ключом может быть произвольный неизменяемый тип данных: целые и действительные числа, строки, кортежи. Ключом в словаре не может быть множество, но может быть элемент типа frozenset : специальный тип данных, являющийся аналогом типа set , который нельзя изменять после создания. Значением элемента словаря может быть любой тип данных, в том числе и изменяемый.
Когда нужно использовать словари
- Подсчет числа каких-то объектов. В этом случае нужно завести словарь, в котором ключами являются объекты, а значениями — их количество.
- Хранение каких-либо данных, связанных с объектом. Ключи — объекты, значения — связанные с ними данные. Например, если нужно по названию месяца определить его порядковый номер, то это можно сделать при помощи словаря Num[‘January’] = 1; Num[‘February’] = 2; . .
- Установка соответствия между объектами (например, “родитель—потомок”). Ключ — объект, значение — соответствующий ему объект.
- Если нужен обычный массив, но при этом масимальное значение индекса элемента очень велико, но при этом будут использоваться не все возможные индексы (так называемый “разреженный массив”), то можно использовать ассоциативный массив для экономии памяти.
Создание словаря
Пустой словарь можно создать при помощи функции dict() или пустой пары фигурных скобок <> (вот почему фигурные скобки нельзя использовать для создания пустого множества). Для создания словаря с некоторым набором начальных значений можно использовать следующие конструкции:
Capitals = Capitals = dict(Russia = 'Moscow', Ukraine = 'Kiev', USA = 'Washington') Capitals = dict([("Russia", "Moscow"), ("Ukraine", "Kiev"), ("USA", "Washington")]) Capitals = dict(zip(["Russia", "Ukraine", "USA"], ["Moscow", "Kiev", "Washington"]))
Первые два способа можно использовать только для создания небольших словарей, перечисляя все их элементы. Кроме того, во втором способе ключи передаются как именованные параметры функции dict , поэтому в этом случае ключи могут быть только строками, причем являющимися корректными идентификаторами. В третьем и четвертом случае можно создавать большие словари, если в качестве аргументов передавать уже готовые списки, которые могут быть получены не обязательно перечислением всех элементов, а любым другим способом построены по ходу исполнения программы. В третьем способе функции dict нужно передать список, каждый элемент которого является кортежем из двух элементов: ключа и значения. В четвертом способе используется функция zip , которой передается два списка одинаковой длины: список ключей и список значений.
Работа с элементами словаря
Основная операция: получение значения элемента по ключу, записывается так же, как и для списков: A[key] . Если элемента с заданным ключом не существует в словаре, то возникает исключение KeyError . Другой способ определения значения по ключу — метод get : A.get(key) . Если элемента с ключом get нет в словаре, то возвращается значение None . В форме записи с двумя аргументами A.get(key, val) метод возвращает значение val , если элемент с ключом key отсутствует в словаре. Проверить принадлежность элемента словарю можно операциями in и not in , как и для множеств. Для добавления нового элемента в словарь нужно просто присвоить ему какое-то значение: A[key] = value . Для удаления элемента из словаря можно использовать операцию del A[key] (операция возбуждает исключение KeyError , если такого ключа в словаре нет. Вот два безопасных способа удаления элемента из словаря. Способ с предварительной проверкой наличия элемента:
if key in A: del A[key]
Способ с перехватыванием и обработкой исключения:
try: del A[key] except KeyError: pass
Еще один способ удалить элемент из словаря: использование метода pop : A.pop(key) . Этот метод возвращает значение удаляемого элемента, если элемент с данным ключом отсутствует в словаре, то возбуждается исключение. Если методу pop передать второй параметр, то если элемент в словаре отсутствует, то метод pop возвратит значение этого параметра. Это позволяет проще всего организовать безопасное удаление элемента из словаря: A.pop(key, None) .
Перебор элементов словаря
Можно легко организовать перебор ключей всех элементов в словаре:
for key in A: print(key, A[key])
Следующие методы возвращают представления элементов словаря. Представления во многом похожи на множества, но они изменяются, если менять значения элементов словаря. Метод keys возвращает представление ключей всех элементов, метод values возвращает представление всех значений, а метод items возвращает представление всех пар (кортежей) из ключей и значений. Соответственно, быстро проверить, если ли значение val среди всех значений элементов словаря A можно так: val in A.values() , а организовать цикл так, чтобы в переменной key был ключ элемента, а в переменной val было его значение можно так:
for key, val in A.items(): print(key, val)
Словари (dict) и работа с ними. Методы словарей
Сегодня я расскажу о таком типе данных, как словари, о работе со словарями, операциях над ними, методах, о генераторах словарей.
Словари в Python — неупорядоченные коллекции произвольных объектов с доступом по ключу. Их иногда ещё называют ассоциативными массивами или хеш-таблицами.
Чтобы работать со словарём, его нужно создать. Сделать это можно несколькими способами. Во-первых, с помощью литерала:
Во-вторых, с помощью функции dict:
В-третьих, с помощью метода fromkeys:
В-четвертых, с помощью генераторов словарей, которые очень похожи на генераторы списков.
Теперь попробуем добавить записей в словарь и извлечь значения ключей:
: Как видно из примера, присвоение по новому ключу расширяет словарь, присвоение по существующему ключу перезаписывает его, а попытка извлечения несуществующего ключа порождает исключение. Для избежания исключения есть специальный метод (см. ниже), или можно перехватывать исключение.
Что же можно еще делать со словарями? Да то же самое, что и с другими объектами: встроенные функции, ключевые слова (например, циклы for и while), а также специальные методы словарей.
Методы словарей
dict.clear() — очищает словарь.
dict.copy() — возвращает копию словаря.
classmethod dict.fromkeys(seq[, value]) — создает словарь с ключами из seq и значением value (по умолчанию None).
dict.get(key[, default]) — возвращает значение ключа, но если его нет, не бросает исключение, а возвращает default (по умолчанию None).
dict.items() — возвращает пары (ключ, значение).
dict.keys() — возвращает ключи в словаре.
dict.pop(key[, default]) — удаляет ключ и возвращает значение. Если ключа нет, возвращает default (по умолчанию бросает исключение).
dict.popitem() — удаляет и возвращает пару (ключ, значение). Если словарь пуст, бросает исключение KeyError. Помните, что словари неупорядочены.
dict.setdefault(key[, default]) — возвращает значение ключа, но если его нет, не бросает исключение, а создает ключ со значением default (по умолчанию None).
dict.update([other]) — обновляет словарь, добавляя пары (ключ, значение) из other. Существующие ключи перезаписываются. Возвращает None (не новый словарь!).
dict.values() — возвращает значения в словаре.
Для вставки кода на Python в комментарий заключайте его в теги