Python 101 基礎教學 (8) - Collections：set、dictionary

這篇想要介紹另外兩個資料型態：set 與 dictionary。這兩個類型的存在與 list 比較，更具效能的優勢。用 set/dict 在查找資料時，大部分情況都是不需要做"掃描"的動作。

如果有個 list [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10] ，你想要找出是否 list 裡包含 6 ，你需要做掃描（遍歷）的動作，意指你要從第一筆資料 1 開始查看，直到 6 的時候才能知道 6 存在於這個 list裡，但使用 set/dict 是不需要的。

你可能會問說有什麼好處？假設今天 list 裡面有 100 萬筆資料，那你在查找東西的時候就會遇到嚴重的效能問題。相比來說如果使用 set/dict，在這個資料量級裡取用資料還是相當有效率的。

集合 Set

set 是跟 list 不一樣的地方是，資料沒有順序。用 add 把資料存進去；用 remove 或是 discard 把資料移除；用 in 檢查元素是否存在於 set 裡。這裏個操作都是非常有效率的。

s = set() # 宣告空的 set

s.add(1)
s.add(2)
s.add(3)
print(s) # output: {1,2,3}

# discard
s.discard(1)
print(s) # output: {1, 2}
s.discard(4) # set裡面沒有4，什麼事都不會發生

# remove
s.remove(2)
print(s) # output: {1}
s.remove(4) # set裡面沒有4，報錯

# 初始宣告
s = {1, 2, 3}
print(s) # output: {1, 2, 3}

# 查找資料非常有效率
print(1 in s) # output: True
print(4 in s) # output: False

set 是 iterable，所以可以用 for loop去走訪，只是如上述所說，是無序的

st = 'abcde'
s = set(st) # 把 string 轉成 set

# 以下印出 b d c a e（順序無法保證）
for e in s:
    print(e)

字典 Dictionary

dict 跟 set 一樣都是一個很有效率的資料結構。字典 dict 的組成是以 key/value 的方式存取（{ key1: value1, key2: value2 }）。

# 宣告空字典(2種方法)
d = {}
d2 = dict()

d[1] = 2
print(d[1]) # output: 2
print(d) # output: {1:2}
print(1 in d) # output: True

d['yo'] = 'abc'
print(d['yo']) # output: 'abc'
print(d) # output: {1: 2, 'yo': 'abc'} 
print('yo' in d) # output: True

print(2 in d) # output: False
print(d[2]) # 報錯 KeyError

# 初始宣告
d = {1: 2, 3: 4}
print(d) # output: {1: 2, 3: 4}

在 python3.6 以前 dict 跟 set 一樣是沒有順序的如果要使用有順序的 dict 要另外import OrderedDict。但是python3.7以後因為實作方式的改變，走訪dict時會依照插入順序。

d = {'k1': 'v1', 'k2': 'v2', 'k3': 'v3'}

# 以下印出keys：k1 k2 k3
for e in d:
    print(e)

# 以下印出keys與values: k1 v1 k2 v2 k3 v3
for k, v in d.items():
    print(k, v)
    
# 以下印出keys：k1 k2 k3
for k in d.keys():
    print(k)
    
# 以下印出values：v1 v2 v3
for v in d.values():
    print(v)
    
print(d.keys()) # output: dict_keys(['k1', 'k2', 'k3'])
print(d.values()) # output: dict_values(['v1', 'v2', 'v3'])

# d.keys()/d.values() 並不是list，但可以轉成list
print(list(d.keys())) # output: ['k1', 'k2', 'k3']
print(list(d.values())) # output: ['v1', 'v2', 'v3']

在程式語言裡，要提高你的程式效能，很多時候就是用空間換時間。如果要寫出高效程式，就必須熟用 set/dict。

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