字典介绍

字典是“键值对”的无序可变序列，字典中的每个元素都是一个“键值对”，包含：“键对象”和“值对象”。可以通过“键对象”实现快速获取、删除、更新对应的“值对象”。列表中我们通过“下标数字”找到对应的对象。字典中通过“键对象”找到对应的“值对象”。“键”是任意的不可变数据，比如：整数、浮点数、字符串、元组。但是：列表、字典、集合这些可变对象，不能作为“键”。并且“键”不可重复。“值”可以是任意的数据，并且可重复。

一个典型的字典的定义方式：a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}

字典的创建

1. 我们可以通过{}、dict()来创建字典对象。

>>> a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> b = dict(name='gaoqi',age=18,job='programmer')
>>> a = dict([("name","gaoqi"),("age",18)])
>>> c = {}
#空的字典对象
>>> d = dict()
#空的字典对象

2. 通过 zip()创建字典对象

>>> k = ['name','age','job']
>>> v = ['gaoqi',18,'techer']
>>> d = dict(zip(k,v))
>>> d
{'name': 'gaoqi', 'age': 18, 'job': 'techer'}

3. 通过 fromkeys 创建值为空的字典

>>> a = dict.fromkeys(['name','age','job'])
>>> a
{'name': None, 'age': None, 'job': None}

字典元素的访问

为了测试各种访问方法，我们这里设定一个字典对象：

a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}

1. 通过 [键] 获得“值”。若键不存在，则抛出异常。

>>> a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> a['name']
'gaoqi'
>>> a['age']
18
>>> a['sex']
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#374>", line 1, in <module>
a['sex']
KeyError: 'sex'

2. 通过 get()方法获得“值”。推荐使用。优点是：指定键不存在，返回 None；也可以设

定指定键不存在时默认返回的对象。推荐使用 get()获取“值对象”。

>>> a.get('name')
'gaoqi'
>>> a.get('sex')
>>> a.get('sex','一个男人')
'一个男人'

3. 列出所有的键值对

>>> a.items()
dict_items([('name', 'gaoqi'), ('age', 18), ('job', 'programmer')])

4. 列出所有的键，列出所有的值

>>> a.keys()
dict_keys(['name', 'age', 'job'])
>>> a.values()
dict_values(['gaoqi', 18, 'programmer'])

5. len() 键值对的个数

6. 检测一个“键”是否在字典中

>>> a = {"name":"gaoqi","age":18}
>>> "name" in a
True

字典元素添加、修改、删除

1. 给字典新增“键值对”。如果“键”已经存在，则覆盖旧的键值对；如果“键”不存在，则新增“键值对”。

>>>a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> a['address']='西三旗 1 号院'
>>> a['age']=16
>>> a
{'name': 'gaoqi', 'age': 16, 'job': 'programmer', 'address': '西三旗 1 号院'}

2. 使用 update()将新字典中所有键值对全部添加到旧字典对象上。如果 key 有重复，则直接覆盖。

>>> a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> b = {'name':'gaoxixi','money':1000,'sex':'男的'}
>>> a.update(b)
>>> a
{'name': 'gaoxixi', 'age': 18, 'job': 'programmer', 'money': 1000, 'sex': '男的'}

3. 字典中元素的删除，可以使用 del()方法；或者 clear()删除所有键值对；pop()删除指定

键值对，并返回对应的“值对象”；

>>> a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> del(a['name'])
>>> a
{'age': 18, 'job': 'programmer'}
>>> b = a.pop('age')
>>> b
18

4. popitem() ：随机删除和返回该键值对。字典是“无序可变序列”，因此没有第一个元素、最后一个元素的概念；popitem 弹出随机的项，因为字典并没有"最后的元素"或者其他有关顺序的概念。若想一个接一个地移除并处理项，这个方法就非常有效（因为不用首先获取键的列表）。

>>> a = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'programmer'}
>>> a.popitem()
('job', 'programmer')
>>> a
{'name': 'gaoqi', 'age': 18}
>>> a.popitem()
('age', 18)
>>> a
{'name': 'gaoqi'}

序列解包

序列解包可以用于元组、列表、字典。序列解包可以让我们方便的对多个变量赋值。

>>> x,y,z=(20,30,10)
>>> x
20
>>> y
30
>>> z
10
>>> (a,b,c)=(9,8,10)
>>> a
9
>>> [a,b,c]=[10,20,30]
>>> a
10
>>> b
20

序列解包用于字典时，默认是对“键”进行操作；如果需要对键值对操作，则需要使用items()；如果需要对“值”进行操作，则需要使用 values()；

>>> s = {'name':'gaoqi','age':18,'job':'teacher'}
>>> name,age,job=s
#默认对键进行操作
>>> name
'name'
>>> name,age,job=s.items()
#对键值对进行操作
>>> name
('name', 'gaoqi')
>>> name,age,job=s.values()
#对值进行操作
>>> name
'gaoqi'

表格数据使用字典和列表存储，并实现访问

源代码（mypy_09.py）：

r1 = {"name":"高小一","age":18,"salary":30000,"city":"北京"}
r2 = {"name":"高小二","age":19,"salary":20000,"city":"上海"}
r3 = {"name":"高小五","age":20,"salary":10000,"city":"深圳"}
tb = [r1,r2,r3]
#获得第二行的人的薪资
print(tb[1].get("salary"))
#打印表中所有的的薪资
for i in range(len(tb)):
# i -->0,1,2
print(tb[i].get("salary"))
#打印表的所有数据
for i in range(len(tb)):
print(tb[i].get("name"),tb[i].get("age"),tb[i].get("salary"),tb[i].get("city")

字典核心底层原理(重要)

字典对象的核心是散列表。散列表是一个稀疏数组（总是有空白元素的数组），数组的每个单元叫做 bucket。每个 bucket 有两部分：一个是键对象的引用，一个是值对象的引用。

由于，所有 bucket 结构和大小一致，我们可以通过偏移量来读取指定 bucket。

将一个键值对放进字典的底层过程

>>> a = {}
>>>
a["name"]="gaoqi"

假设字典 a 对象创建完后，数组长度为 8：

我们要把”name”=”gaoqi”这个键值对放到字典对象 a 中，首先第一步需要计算键”name”的散列值。Python 中可以通过 hash()来计算。

>>> bin(hash("name"))
'-0b1010111101001110110101100100101'

由于数组长度为 8，我们可以拿计算出的散列值的最右边 3 位数字作为偏移量，即“101”，十进制是数字5。我们查看偏移量 5，对应的 bucket 是否为空。如果为空，则将键值对放进去。如果不为空，则依次取右边3位作为偏移量，即“100”，十进制是数字4。再查看偏移量为 4 的 bucket 是否为空。直到找到为空的 bucket 将键值对放进去。流程图如下：

扩容

python 会根据散列表的拥挤程度扩容。“扩容”指的是:创造更大的数组，将原有内容拷贝到新数组中。

接近 2/3 时，数组就会扩容。

根据键查找“键值对”的底层过程

一个键值对是如何存储到数组中的，根据键对象取到值对象。

>>> a.get("name")

'gaoqi'

当我们调用 a.get(“name”)，就是根据键“name”查找到“键值对”，从而找到值对象“gaoqi”。

第一步，我们仍然要计算“name”对象的散列值：

>>> bin(hash("name"))

'-0b1010111101001110110101100100101'

和存储的底层流程算法一致，也是依次取散列值的不同位置的数字。假设数组长度为8，我们可以拿计算出的散列值的最右边 3 位数字作为偏移量，即“101”，十进制是数字5。我们查看偏移量 5，对应的 bucket 是否为空。如果为空，则返回 None。如果不为空，则将这个 bucket 的键对象计算对应散列值，和我们的散列值进行比较，如果相等。则将对应“值对象”返回。如果不相等，则再依次取其他几位数字，重新计算偏移量。依次取完后，仍然没有找到。则返回 None。流程图如下：

用法总结：

1. 键必须可散列

(1) 数字、字符串、元组，都是可散列的。

(2) 自定义对象需要支持下面三点：

1 支持 hash()函数

2 支持通过__eq__()方法检测相等性。

3 若 a==b 为真，则 hash(a)==hash(b)也为真。

2. 字典在内存中开销巨大，典型的空间换时间。

3. 键查询速度很快

4. 往字典里面添加新建可能导致扩容，导致散列表中键的次序变化。因此，不要在遍历字典的同时进行字典的修改。

集合

集合是无序可变，元素不能重复。实际上，集合底层是字典实现，集合的所有元素都是字典中的“键对象”，因此是不能重复的且唯一的。

集合创建和删除

1. 使用{}创建集合对象，并使用 add()方法添加元素

>>> a = {3,5,7}
>>> a
{3, 5, 7}
>>> a.add(9)
>>> a
{9, 3, 5, 7}

2. 使用 set()，将列表、元组等可迭代对象转成集合。如果原来数据存在重复数据，则只保

留一个。

>>> a = ['a','b','c','b']
>>> b = set(a)
>>> b
{'b', 'a', 'c'}

3. remove()删除指定元素；clear()清空整个集合

>>> a = {10,20,30,40,50}
>>> a.remove(20)
>>> a
{10, 50, 30}

集合相关操作

像数学中概念一样，Python 对集合也提供了并集、交集、差集等运算。我们给出示例：

>>> a = {1,3,'sxt'}
>>> b = {'he','it','sxt'}
>>> a|b
#并集
{1, 3, 'sxt', 'he', 'it'}
>>> a&b
#交集
{'sxt'}
>>> a-b
#差集
{1, 3}
>>> a.union(b)
#并集
{1, 3, 'sxt', 'he', 'it'}
>>> a.intersection(b)
#交集
{'sxt'}
>>> a.difference(b)
#差集
{1, 3}

章节实操作业

1. 画出代码 a = [10,20,30,40]的内存存储示意图。

2. 使用 range 生成序列：30,40,50,60,70,80

a = list(range(30,90,10))
print(a)

3. 推导式生成列表： a = [x*2 for x in range(100) if x%9==0]，手写出结果。

>>> a = [x*2 for x in range(100) if x%9==0]
#通过 if 过滤元素
>>> a
[0, 18, 36, 54, 72, 90, 108, 126, 144, 162, 180, 198]

4. 使用二维列表存储表格信息，并画出简单的内存存储示意图：

a = [

["高小一",18,30000,"北京"],

["高小二",19,20000,"上海"],

["高小一",20,10000,"深圳"],

]

6. 创建一个字典对象，包含如下信息：

支出金额：300.15，支出日期：2018.10.18，支出人：高小七

>>> a = {'支出金额':'300.15','支出日期':'2018.10.18','支出人':'高小七'}

7. 使用字典存储行数据，最后将整个表使用列表存储起来。

r1 = {"name":"高小一","age":18,"salary":30000,"city":"北京"}

r2 = {"name":"高小二","age":19,"salary":20000,"city":"上海"}

r3 = {"name":"高小五","age":20,"salary":10000,"city":"深圳"}

tb = [r1,r2,r3]

8. 用文字和自己画的示意图描述：字典存储一个键值对的底层过程。

假设字典 a 对象创建完后，数组长度为 8：

我们要把”name”=”gaoqi”这个键值对放到字典对象 a 中，首先第一步需要计算键”name”的散列值。Python 中可以通过 hash()来计算。

>>> bin(hash("name"))
'-0b1010111101001110110101100100101'

9. 集合和字典有什么关系？

集合是无序可变，元素不能重复。实际上，集合底层是字典实现，集合的所有元素都是字典中的“键对象”，因此是不能重复的且唯一的。

第 4 章控制语句

变量、数据类型（整数、浮点数、布尔）、序列（字符串、列表、元组、字典、集合），可以看做是数据的组织方式。流程控制语句是代码的组织方式。

选择结构

选择结构通过判断条件是否成立，来决定执行哪个分支。选择结构有多种形式，分为：单分

支、双分支、多分支。流程图如下：

单分支结构

双分支结构

多分支结构

单分支选择结构

if 语句单分支结构的语法形式如下：

if 条件表达式:

语句/语句块

其中：

1.条件表达式：可以是逻辑表达式、关系表达式、算术表达式等等。

2 .语句/语句块：可以是一条语句，也可以是多条语句。多条语句，缩进必须对齐一致。

【操作】输入一个数字，小于 10，则打印这个数字(if_test01.py)

num = input("输入一个数字：")
if int(num)<10:
print(num)

条件表达式详解

在选择和循环结构中，条件表达式的值为 False 的情况如下：

False、0、0.0、空值 None、空序列对象（空列表、空元祖、空集合、空字典、空字符串）、空 range 对象、空迭代对象。

其他情况，均为 True。这么看来，Python 所有的合法表达式都可以看做条件表达式，甚至包括函数调用的表达式。

【操作】测试各种条件表达式

if 3:
#整数作为条件表达式
print("ok")
a = []
#列表作为条件表达式，由于为空列表，是 False
if a:
print("空列表，False")
s = "False"
#非空字符串，是 True
if s:北京尚学堂·百战程序员
实战 系统 好教育
print("非空字符串，是 True")
c = 9
if 3<c<20:
print("3<c<20")
if 3<c and c<20:
print("3<c and c<20")
if True:
#布尔值
print("True")
执行结果如下：
ok
非空字符串，是 True
3<c<20
3<c and c<20
True
>>>

·条件表达式中，不能有赋值操作符“=”

在 Python 中，条件表达式不能出现赋值操作符“=”，避免了其他语言中经常误将关系运

算符“==”写作赋值运算符“=”带来的困扰。如下代码将会报语法错误：

if 3<c and (c=20):

print("赋值符不能出现在条件表达式中")

双分支选择结构

双分支结构的语法格式如下：

if 条件表达式 :

语句 1/语句块 1

else:

语句 2/语句块 2

【操作】输入一个数字，小于 10，则打印该数字；大于 10，则打印“数字太大”

num = input("输入一个数字：")
if int(num)<10:
print(num)
else:
print("数字太大")

三元条件运算符

Python 提供了三元运算符，用来在某些简单双分支赋值情况。三元条件运算符语法格式如下：

条件为真时的值

(条件表达式)

else 条件为假时的值

上一个案例代码，可以用三元条件运算符实现：

num = input("请输入一个数字")

print( num if int(num)<10 else "数字太大")

可以看到，这种写法更加简洁，易读。

多分支选择结构

多分支选择结构的语法格式如下：

if 条件表达式 1 :

语句 1/语句块 1

elif 条件表达式 2:

语句 2/语句块 2

elif 条件表达式 n :

语句 n/语句块 n

[else:

语句 n+1/语句块 n+1

]

【注】计算机行业，描述语法格式时，使用中括号[]通常表示可选，非必选。

多分支结构，几个分支之间是有逻辑关系的，不能随意颠倒顺序。

【操作】输入一个学生的成绩，将其转化成简单描述：不及格(小于 60)、及格(60-79)、良

好(80-89)、优秀(90-100)。

方法 1（使用完整的条件表达）

score = int(input("请输入分数"))
grade = ''
if(score<60):
grade = "不及格"
if(60<=score<80):
grade = "及格"
if(80<=score<90):
grade = "良好"
if(90<=score<=100):
grade = "优秀"
print("分数是{0},等级是{1}".format(score,grade))

每个分支都使用了独立的、完整的判断，顺序可以随意挪动，而不影响程序运行。

方法 2（利用多分支结构）

score = int(input("请输入分数"))
grade = ''
if score<60 :
grade = "不及格"
elif score<80 :
grade = "及格"
elif score<90 :
grade = "良好"
elif score<=100:
grade = "优秀"
print("分数是{0},等级是{1}".format(score,grade))

多分支结构，几个分支之间是有逻辑关系的，不能随意颠倒顺序。

【操作】已知点的坐标(x,y)，判断其所在的象限

x = int(input("请输入 x 坐标"))
y = int(input("请输入 y 坐标"))
if(x==0 and y==0):print("原点")
elif(x==0):print("y 轴")
elif(y==0):print("x 轴")
elif(x>0 and y>0):print("第一象限")
elif(x<0 and y>0):print("第二象限")
elif(x<0 and y<0):print("第三象限")
else:
print("第四象限")

选择结构嵌套

选择结构可以嵌套，使用时一定要注意控制好不同级别代码块的缩进量，因为缩进量决定了

代码的从属关系。语法格式如下：

if 表达式 1：

语句块 1

if 表达式 2：

语句块 2

else:

语句块 3

else:

if 表达式 4：

语句块 4

【操作】输入一个分数。分数在 0-100 之间。90 以上是 A,80 以上是 B，70 以上是 C，60

以上是 D。60 以下是 E。

score = int(input("请输入一个在 0-100 之间的数字："))
grade = ""
if score>100 or score<0:
score = int(input("输入错误！请重新输入一个在 0-100 之间的数字："))
else:
if score>=90:
grade = "A"
elif score>=80:
grade = 'B'
elif score>=70:
grade = 'C'
elif score>=60:
grade = 'D'
else:
grade = 'E'
print("分数为{0},等级为{1}".format(score,grade))
#或者也可以用下面代码更少的方法。不过，需要大家思考为什么这么写了
score = int(input("请输入一个在 0-100 之间的数字："))
degree = "ABCDE"
num = 0
if score>100 or score<0:
score = int(input("输入错误！请重新输入一个在 0-100 之间的数字："))
else:
num = score//10
if num<6:num=5
print("分数是{0},等级是{1}".format(score,degree[9-num]))

循环结构

循环结构用来重复执行一条或多条语句。表达这样的逻辑：如果符合条件，则反

复执行循环体里的语句。在每次执行完后都会判断一次条件是否为 True，如果

为 True 则重复执行循环体里的语句。图示如下：

while 循环的语法格式如下：

while 条件表达式：

循环体语句

我们通过一些简单的练习，来慢慢熟悉 while 循环。

【操作】利用 while 循环打印从 0-10 的数字。

num = 0
while num<=10:
print(num)
num += 1

【操作】利用 while 循环，计算 1-100 之间数字的累加和；计算 1-100 之间偶数的累加和，计算 1-100 之间奇数的累加和。

num = 0

sum_all = 0

#1-100 所有数的累加和

sum_even = 0

#1-100 偶数的累加和

sum_odd = 0

#1-100 奇数的累加和

while num<=100:

sum_all += num

if num%2==0:sum_even += num

else:sum_odd += num

num += 1

#迭代，改变条件表达式，使循环趋于结束

print("1-100 所有数的累加和",sum_all)

print("1-100 偶数的累加和",sum_even)

print("1-100 奇数的累加和",sum_odd)

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