Введение
В Python словарь — это упорядоченная (начиная с Python 3.7) коллекция пар ключ: значение. Словари используются для хранения значений данных таким образом, что они являются изменяемыми (mutable), индексируемыми и не допускают дублирования ключей. Основные операции со словарем — это сохранение значения по ключу и извлечение значения по заданному ключу.
Например, вы можете создать словарь для хранения информации о коте:
## Словарь: коллекция пар ключ-значение
my_cat = {
'size': 'fat', ## ключ: 'size', значение: 'fat'
'color': 'gray', ## ключ: 'color', значение: 'gray'
'disposition': 'loud' ## ключ: 'disposition', значение: 'loud'
}
В этой лабораторной работе вы узнаете, как создавать словари, получать доступ к их данным и изменять их, итерироваться по ним, а также использовать различные вспомогательные методы для эффективной работы с ними.
Доступ к данным словаря и их изменение
На этом шаге вы узнаете, как создавать словарь, добавлять новые пары ключ-значение, обновлять существующие и извлекать значения с помощью оператора подстроки (субскрипта) [].
Вы можете добавить или обновить запись в словаре, присвоив значение ключу с помощью оператора []. Если ключ уже существует, его значение обновляется. Если ключ не существует, добавляется новая пара ключ-значение.
Примечание: Если вы не знакомы с использованием WebIDE (похожего на VS Code), пожалуйста, изучите его сначала в этой лаборатории.
Давайте начнем с создания файла для написания нашего кода.
Сначала откройте файл main.py, расположенный в каталоге ~/project в проводнике файлов слева.
Теперь добавьте следующий код в main.py. Этот код определяет словарь, а затем добавляет в него новую пару ключ-значение.
## Add or update dictionary entry using subscript operator
my_cat = {
'size': 'fat',
'color': 'gray',
'disposition': 'loud',
}
my_cat['age_years'] = 2 ## Add new key-value pair
print(my_cat)
Чтобы запустить скрипт, откройте терминал и выполните следующую команду:
python3 main.py
Вы должны увидеть обновленный словарь, напечатанный в консоли:
{'size': 'fat', 'color': 'gray', 'disposition': 'loud', 'age_years': 2}
Вы также можете извлечь значение, используя ключ внутри оператора подстроки []. Давайте изменим файл main.py, чтобы получить доступ и вывести значение, связанное с ключом 'size'.
Замените содержимое main.py следующим кодом:
my_cat = {
'size': 'fat',
'color': 'gray',
'disposition': 'loud',
}
print(my_cat['size'])
Снова запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод будет значением ключа 'size':
fat
Имейте в виду, что если вы попытаетесь получить доступ к ключу, которого нет в словаре, Python вызовет исключение KeyError. Давайте посмотрим на это в действии. Замените код в main.py на этот:
my_cat = {
'size': 'fat',
'color': 'gray',
'disposition': 'loud',
}
print(my_cat['eye_color'])
Запустите скрипт:
python3 main.py
Это приведет к возникновению KeyError, поскольку ключ 'eye_color' не существует в словаре my_cat.
Traceback (most recent call last):
File "/home/labex/project/main.py", line 5, in <module>
print(my_cat['eye_color'])
KeyError: 'eye_color'
Для проверки, пожалуйста, верните main.py к первому примеру, который добавляет новый ключ и выводит весь словарь.
## Add or update dictionary entry using subscript operator
my_cat = {
'size': 'fat',
'color': 'gray',
'disposition': 'loud',
}
my_cat['age_years'] = 2 ## Add new key-value pair
print(my_cat)
Итерация по словарям
На этом шаге вы изучите различные способы циклического перебора словаря. Python предоставляет несколько методов для итерации по ключам, значениям или обоим элементам словаря.
Итерация по значениям с помощью values()
Метод values() возвращает объект представления (view object), который отображает список всех значений в словаре. Вы можете перебрать этот объект для доступа к каждому значению.
Очистите файл main.py и добавьте следующий код:
## Итерация по значениям словаря с использованием метода .values()
pet = {'color': 'red', 'age': 42}
for value in pet.values(): ## Цикл по всем значениям
print(value)
Запустите скрипт:
python3 main.py
В выводе каждое значение будет показано на новой строке:
red
42
Итерация по ключам с помощью keys()
Аналогично, метод keys() возвращает объект представления, содержащий ключи словаря. Хотя вы можете использовать pet.keys(), прямая итерация по самому словарю является более распространенным и "питоническим" (Pythonic) способом перебора его ключей.
Обновите main.py следующим кодом:
## Итерация по словарю напрямую перебирает ключи (поведение по умолчанию)
pet = {'color': 'red', 'age': 42}
for key in pet: ## Эквивалентно for key in pet.keys()
print(key)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вы увидите напечатанные ключи:
color
age
Итерация по парам ключ-значение с помощью items()
Метод items() очень полезен, когда вам нужны и ключ, и значение во время итерации. Он возвращает объект представления, где каждый элемент представляет собой кортеж (ключ, значение).
Обновите main.py для использования items():
## Итерация по парам ключ-значение с использованием метода .items()
pet = {'color': 'red', 'age': 42}
for key, value in pet.items(): ## Распаковка кортежа в key и value
print(f'Key: {key} Value: {value}')
Здесь мы используем распаковку кортежа (for key, value in ...), чтобы присвоить первый элемент кортежа переменной key, а второй — переменной value при каждой итерации.
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод будет в виде отформатированных строк, показывающих каждую пару ключ-значение:
Key: color Value: red
Key: age Value: 42
Безопасный доступ и добавление элементов
На этом шаге вы узнаете, как безопасно извлекать значения, не вызывая ошибку KeyError, и как условно добавлять элементы.
Безопасное извлечение с помощью get()
Как вы видели на Шаге 1, попытка получить доступ к несуществующему ключу с помощью [] вызывает KeyError. Метод get() предоставляет более безопасный способ доступа к ключам. Он возвращает значение для ключа, если он существует, но если его нет, он возвращает None вместо вызова ошибки.
Очистите main.py и добавьте следующий код:
## Метод .get(): безопасное извлечение значения, возвращает None, если ключ не существует
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33}
print(f'My wife name is {wife.get("name")}')
print(f'She is deeply in love with {wife.get("husband")}')
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод показывает, что get() вернул значение для 'name' и None для отсутствующего ключа 'husband':
My wife name is Rose
She is deeply in love with None
Вы также можете передать значение по умолчанию в get() в качестве второго аргумента. Это значение будет возвращено, если ключ не найден.
Измените main.py, чтобы указать значение по умолчанию:
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33}
print(f'She is deeply in love with {wife.get("husband", "lover")}')
Запустите его снова:
python3 main.py
Теперь в выводе используется ваше пользовательское значение по умолчанию:
She is deeply in love with lover
Условное добавление с помощью setdefault()
Метод setdefault() предлагает краткий способ добавить пару ключ-значение только в том случае, если ключ еще не существует. Он проверяет наличие ключа; если он присутствует, он возвращает значение этого ключа. Если его нет, он вставляет ключ с указанным значением и возвращает это значение.
Обновите main.py для использования setdefault():
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33}
wife.setdefault('has_hair', True) ## 'has_hair' не существует, поэтому он добавляется.
wife.setdefault('name', 'Lily') ## 'name' существует, поэтому словарь не изменяется.
print(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод показывает, что 'has_hair' был добавлен, но значение для 'name' не было обновлено:
{'name': 'Rose', 'age': 33, 'has_hair': True}
Удаление элементов из словаря
На этом шаге вы попрактикуетесь в использовании различных методов для удаления элементов из словаря.
Удаление с помощью pop()
Метод pop() удаляет элемент с указанным ключом и возвращает его значение. Если ключ не найден, он вызывает KeyError, если только не предоставлено значение по умолчанию.
Очистите main.py и добавьте следующий код, чтобы увидеть pop() в действии:
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'hair': 'brown'}
removed_value = wife.pop('age')
print(f"Removed value: {removed_value}")
print(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
В выводе показано удаленное значение и словарь после удаления:
Removed value: 33
{'name': 'Rose', 'hair': 'brown'}
Удаление с помощью popitem()
Метод popitem() удаляет последний вставленный элемент в словаре (в Python 3.7+). Он возвращает удаленный элемент в виде кортежа (ключ, значение).
Измените main.py для использования popitem():
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'hair': 'brown'}
removed_item = wife.popitem()
print(f"Removed item: {removed_item}")
print(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Последний элемент, ('hair', 'brown'), удаляется и выводится:
Removed item: ('hair', 'brown')
{'name': 'Rose', 'age': 33}
Удаление с помощью ключевого слова del
Ключевое слово del можно использовать для удаления элемента по его ключу. Оно не возвращает значение удаленного элемента.
Измените main.py для использования del:
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'hair': 'brown'}
del wife['age']
print(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Словарь выводится без ключа 'age':
{'name': 'Rose', 'hair': 'brown'}
Удаление всех элементов с помощью clear()
Метод clear() удаляет все элементы из словаря, оставляя его пустым.
Измените main.py для использования clear():
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'hair': 'brown'}
wife.clear()
print(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод — пустой словарь:
{}
Для проверки убедитесь, что ваш main.py использует pop() для удаления ключа 'age' и выводит итоговый словарь.
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'hair': 'brown'}
wife.pop('age')
print(wife)
Операции утилит словарей
На этом шаге вы познакомитесь с некоторыми полезными утилитами для работы со словарями, включая проверку наличия ключей и значений, "красивую" печать (pretty-printing) и слияние словарей.
Проверка наличия ключей и значений с помощью in
Вы можете использовать оператор in для проверки существования ключа в словаре.
Очистите main.py и добавьте этот код:
person = {'name': 'Rose', 'age': 33}
print(f"'name' in person: {'name' in person}")
print(f"'height' in person: {'height' in person}")
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод показывает True для существующего ключа и False для несуществующего:
'name' in person: True
'height' in person: False
Вы также можете использовать in с методом values(), чтобы проверить, существует ли значение в словаре.
Измените main.py:
person = {'name': 'Rose', 'age': 33}
print(f"'Rose' in person.values(): {'Rose' in person.values()}")
print(f"33 in person.values(): {33 in person.values()}")
print(f"'John' in person.values(): {'John' in person.values()}")
Запустите его:
python3 main.py
Вывод:
'Rose' in person.values(): True
33 in person.values(): True
'John' in person.values(): False
"Красивая" печать с помощью pprint
Когда словари большие, их прямая печать может привести к длинной и трудночитаемой строке. Модуль pprint предоставляет возможность "красивой печати" (pretty-print) для форматирования словарей в более читаемом виде.
Обновите main.py:
import pprint
wife = {'name': 'Rose', 'age': 33, 'has_hair': True, 'hair_color': 'brown', 'height': 1.6, 'eye_color': 'brown'}
pprint.pprint(wife)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод аккуратно отформатирован, ключи отсортированы в алфавитном порядке:
{'age': 33,
'eye_color': 'brown',
'hair_color': 'brown',
'has_hair': True,
'height': 1.6,
'name': 'Rose'}
Слияние словарей
Вы можете объединить два словаря, используя оператор распаковки словаря ** (доступен в Python 3.5+). Если есть совпадающие ключи, будет использовано значение из второго словаря.
Обновите main.py следующим кодом:
dict_a = {'a': 1, 'b': 2}
dict_b = {'b': 3, 'c': 4}
dict_c = {**dict_a, **dict_b}
print(dict_c)
Запустите скрипт:
python3 main.py
Вывод — новый словарь, содержащий все элементы из обоих. Обратите внимание, что значение для ключа 'b' равно 3, которое берется из dict_b.
{'a': 1, 'b': 3, 'c': 4}
Резюме
Поздравляем с завершением этой лабораторной работы по словарям Python!
В этой лабораторной работе вы изучили основные операции для работы с одной из самых мощных структур данных Python. Вы рассмотрели:
- Создание, доступ и изменение: Использование
{}для создания словарей и оператора подстроки (subscript operator)[]для добавления, обновления и извлечения данных. - Итерация: Перебор ключей, значений и пар ключ-значение с использованием методов
keys(),values()иitems(). - Безопасные операции: Использование
get()для избежанияKeyErrorиsetdefault()для условного добавления элементов. - Удаление элементов: Использование
pop(),popitem(), ключевого словаdelиclear()для удаления элементов. - Вспомогательные операции: Проверка принадлежности с помощью оператора
in, форматирование вывода с помощьюpprintи слияние словарей с помощью оператора распаковки**.
Освоение словарей — это важнейший шаг на пути к тому, чтобы стать опытным программистом на Python. Продолжайте практиковать эти концепции для создания более сложных и эффективных приложений.
