[8] 進階資料型別 part3 - Set、Dict

#Python #set #Dict

Posted by bessyhuang on 2023-06-03

Set 集合

為何需要 Set？

簡介

  • 由一連串資料所組成，包含沒有順序、沒有重複且 可改變內容(mutable)的多個資料。
    • 概念上，等同於 數學的集合（set）。
    • set 中，每次出現的元素順序不一定相同。
  • 以 { } 大括號 標示，裡面的資料以逗號 , 隔開。
  • set 中可以包含不同型別的元素。
      test1 = {1, "Taipei", 2, "Tokyo"}

  • 若 set 的元素相同但順序不同，仍是相同 set。

      test1 = {1, "Taipei", 2, "Tokyo"}
  test2 = {2, 1, "Taipei", "Tokyo"}

  print(test1 == test2)
  # True

建立集合

  • 空集合
      # 使用 Python 內建的 set() 函式建立集合，唯一方法！
  set1 = set()

  • 包含數值或文字的集合

      # 方法一
  set2 = set([1, 2, 3])

  # 方法二
  set3 = {1, 2, 2, 3, 4}
  # {1, 2, 3, 4}

  # 方法三：將 list, tuple 直接轉換為 set
  set4 = set(["A", "B", "C", "D"])
  set4 = set(("A", "B", "C", "D"))

  • 從 range 建立集合

      # 方法一
  set5 = set(range(5))

  # 方法二：串列解析法 (List comprehension)
  set5 = set([i for i in range(5)])

  # ERROR: 'set' object has no attribute 'append'
  set5 = set()
  for i in range(5):
      set5.append(i)

內建函式

💡 原則上，不涉及 與順序相關的運算 均適用於 set。

  • 適用
    • len(S)、max(S)、min(S)、sum(S)
  • 不適用
    • .index(x)、 .count(x)
    • random 模組的 shuffle(L)：將 L 中的元素隨機重排。(涉及變更元素的順序，而集合中的元素無順序之分)

運算子

  • 適用
    • 比較運算子： > < >= <= == !=
        💡 set 中的比較運算子，意義有些不同。
      • S1 == S2：若 S1 和 S2 包含完全相同的元素，return True
      • S1 <= S2：若 S1 是 S2 的子集合（subset），return True
      • S1 < S2：若 S1 是 S2 的真子集合（proper subset），return True
    • in not in 運算子
        print("ab" in {2, "abc", "ba"})
  # False
  • 不適用
    • 連接運算子+、重複運算子*
    • Index 與 Slicing

比較運算子

  • S1 == S2

    • 若 S1 和 S2 包含完全相同的元素，return True

        a = {1, 2, 3}
  b = {1, 2, 3, 4, 5}

  print(a == b)
  # False

  • S1 <= S2

    • 若 S1 是 S2 的子集合（subset），return True

    • 存在於 S1 (e.g. a) 的每個元素亦存在於 S2 (e.g. b)。

        a = {1, 2, 3}               # a 為 b 的子集合，存在於 a 的每個元素亦存在於 b
  b = {1, 2, 3, 4, 5}         # b 為 a 的超集合

  print(a <= b)
  # True

  • S1 < S2

    • 若 S1 是 S2 的真子集合（proper subset），return True

    • 存在於 S1 (e.g. a) 的每個元素亦存在於 S2 (e.g. b)，且 S2 (e.g. b) 至少有一個元素不存在於 S1 (e.g. a)。

        a = {1, 2, 3}               # a 為 b 的子集合，存在於 a 的每個元素亦存在於 b
  b = {1, 2, 3}

  print(a < b)
  #False

        a = {1, 2, 3}               # a 為 b 的子集合，存在於 a 的每個元素亦存在於 b
  b = {1, 2, 3, 4, 5}         # b 為 a 的超集合

  print(a < b)
  # True

  • Set 練習題

      a = {"a", "b", "c"}
  b = {"a", "b", "c", "d"}
  c = {"a", "b", "c"}
  d = {"a",      "c",     "e"}
  e = {"a",      "c",     "e", "f"}

  print(a == c)     # True
  print(a != b)     # True
  print(a <= b)     # True
  print(a < b)      # True
  print(c >= d)     # False
  print(c > d)      # False
  print(e > d)      # True

集合處理方法

💡 符號表示之說明
     - x  單一的元素
     - S  集合 (set)
     - i  索引值

  • 適用

    • 新增 / 複製：S.add(x)、S.copy()

    • 刪除：S.remove(x)、S.clear()、S.pop()、del 刪除 變數本身

        💡 pop 隨機移除一個元素，並 return 該元素的值。（for set）
  💡 pop 移除特定索引的元素，並 return 該元素的值。（for list：list.pop([index=-1])）

  💡 del 只可用來刪除變數本身，而不可刪除 set 裡的元素。

    • 排序

      • sorted(T)

          💡 S.sort() 對原始 set 的元素排序，未創建新的 set。
     => 出現 Error!

  💡 sorted(S) 對由 set 新產生的 list 元素排序，不改變原始 set。

          S = {1, 0, 3, 4, 2, -1, 1.5, 5}
  S.sort()
  # ERROR: 'set' object has no attribute 'sort'

  S1 = {1, 0, 3, 4, 2, -1, 1.5, 5}
  print(sorted(S1))
  # [-1, 0, 1, 1.5, 2, 3, 4, 5]
  print(S1)
  # {0, 1, 2, 3, 4, 1.5, 5, -1}
  • 不適用
    • list.sort(reverse=False)、list.reverse()
    • list.append(x)、list.extend(L)、list.insert(i, x)、list.pop([i])
    • del：用來從 list 中 刪除 指定索引 的元素。

Dict 字典

為何需要 Dict？

簡介

  • 包含沒有順序、沒有重複且可改變內容(mutable)的多個『 鍵：值對（key:value pair）』。

    • 一種對映型別。

    • key

      • 不能重複，因為是透過 key 來取得、新增、變更或刪除對應的值。

      • 只能是數值、字串或 tuple 等 不可改變內容 的資料。

          test1 = {1: "Taipei", 2: "Tokyo", [1, 2]: "sheep"}
  # TypeError: unhashable type: 'list'

  test2 = {1: "Taipei", 2: "Tokyo", (1, 2): "sheep"}
    • value
      • 無限制，如：value 可重複。
          test1 = {1: "Taipei", 2: "Tokyo", 3: "Taipei"}
  • 以 { } 大括號 標示，裡面的『 鍵：值對（key:value pair）』以逗號 , 隔開。

  • 鍵：值對 (key: value pair) 相同但順序不同，仍是相同 dict。

      test1 = {1: "Taipei", 2: "Tokyo", "stud_a": "丰嘉", "stud_b": "夜貓", "stud_c": "許羊"}
  test2 = {"stud_a": "丰嘉", 2: "Tokyo", "stud_c": "許羊", 1: "Taipei", "stud_b": "夜貓"}

  print(test1 == test2)
  # True

建立字典

  • 空字典

      # 方法一：使用 Python 內建的 dict() 函式建立串列
  dict1 = dict()

  # 方法二
  dict1 = {}

  • 包含『鍵：值對（key:value pair）』的字典

      # 方法一
  dict_A = dict({"three": 3, "one": 1, "two":2})

  # 方法二
  dict_B = {"three": 3, "one": 1, "two":2}

  # 方法三
  dict_C = dict(three = 3, one = 1, two = 2)

  print(dict_A == dict_B == dict_C)
  # True

字典的基本操作：取得、增修、刪除

  • 取得『鍵：值對（key:value pair）』
      A = {"three": 3, "one": 1, "two":2}
  print(A['one'])
  # 1
  • 新增或變更『鍵：值對（key:value pair）』
      語法：
  dict_name[key] = value

      A = {"three": 3, "one": 1, "two":2}
  A['four'] = 4      #新增
  A['four'] = "四"   #修改
  • 刪除『鍵：值對（key:value pair）』
      語法：
  del dict_name[key]

      A = {"three": 3, "one": 1, "two":2}
  del A['one']       #刪除

內建函式

💡 原則上，不涉及 與順序相關的運算 均適用於 dict。

💡 符號表示之說明
     - x  單一的元素
     - D  字典 (dict)
     - i  索引值
  • 適用
    • len(D)：計算總共多少 key: value pair
  • 不適用
    • max(S)、min(S)、sum(S)
    • .index(x)、.count(x)
    • random 模組的 shuffle(L)：將 L 中的元素隨機重排。(涉及變更元素的順序，而字典中的元素無順序之分)

運算子

  • 適用

    • in not in 運算子

        print("one" in {"three": 3, "one": 1, "two":2})               
  # True

  print(1 in {"three": 3, "one": 1, "two":2})                   
  # False
    • 比較運算子： == !=
  • 不適用
    • 連接運算子+、重複運算子*
    • 比較運算子： > < >= <=
    • Index 與 Slicing

字典處理方法

字典處理方法（使用內建函式）

References

補充

  1. frozenset() 用於建立 不可改變內容 的集合
  2. 集合的數學運算：交集、聯集、差集

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bessyhuang
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