循环、使用dict和set

循环

Python的循环有两种，一种是for…in，依次把list或tuple中的每个元素迭代出来：

# -*- coding: utf-8 -*-
names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
for name in names:
    print(name)

Michael
Bob
Tracy

range()函数，可以生成一个整数序列，再通过list()函数可以转换为list：

>>> list(range(5))
[0, 1, 2, 3, 4]

那么计算1-100的整数之和就可以：

# -*- coding: utf-8 -*-
sum = 0
for x in range(101):
    sum = sum + x
print(sum)

5050

第二种循环是while循环：

sum = 0
n = 99
while n > 0:
    sum = sum + n
    n = n - 2
print(sum)

2500

练习
请利用循环依次对list中的每个名字打印出Hello, xxx!：

# -*- coding: utf-8 -*-
L = ['Bart', 'Lisa', 'Adam']
for str in L:
    print(f'Hello, {str}!')

Hello, Bart!
Hello, Lisa!
Hello, Adam!

• break

# -*- coding: utf-8 -*-
n = 1
while n <= 100:
    if n > 10: # 当n = 11时，条件满足，执行break语句
        break # break语句会结束当前循环
    print(n)
    n = n + 1
print('END')

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
END

• continue

# -*- coding: utf-8 -*-
n = 0
while n < 10:
    n = n + 1
    if n % 2 == 0: # 如果n是偶数，执行continue语句
        continue # continue语句会直接继续下一轮循环，后续的print()语句不会执行
    print(n)

1
3
5
7
9

使用dict和set

dict

Python内置了字典，在其他语言中也称为map，使用键-值（key-value）存储，具有极快的查找速度
举例：
两个list查找，list越长，耗时越长：

names = ['Michael', 'Bob', 'Tracy']
scores = [95, 75, 85]

用dict实现就只需要直接根据名字查找成绩，无论表多大，查找速度都不会变慢：

>>> dict = {'Michael' : 95, 'Bob' : 75, 'Tracy' : 85}
>>> dict['Michael']
95

把数据放入dict，还可以通过key放入：

>>> d['Adam'] = 67
>>> d['Adam']
67

多次对一个key放入value，会覆盖：

>>> d['Jack'] = 90
>>> d['Jack']
90
>>> d['Jack'] = 88
>>> d['Jack']
88

key不存在，会报错：

>>> d['Thomas']
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'Thomas'

要避免key不存在的错误，有两种方法：

• 通过in判断：

>>> 'Thomas' in d
False

• 通过dict提供的get()方法，如果key不存在，可以返回None，或者自己指定的value：

>>> d.get('Thomas')
>>> d.get('Thomas', -1)
-1

注意：返回None的时候Python的交互环境不显示结果。
要删除一个key，用pop(key)方法，对应的value也会删除：

>>> dict.pop('Bob')
75
>>> dict
{'Michael': 95, 'Tracy': 85}

dict是无序的，和list比较，dict有以下几个特点：

1. 查找和插入的速度极快，不会随着key的增加而变慢；
2. 需要占用大量的内存，内存浪费多。
   而list相反：
3. 查找和插入的时间随着元素的增加而增加；
4. 占用空间小，浪费内存很少。
   所以，dict是用空间来换时间。
   dict可以用在需要高速查找的很多地方，在Python代码中几乎无处不在，正确使用dict非常重要，需要牢记的第一条就是dict的key必须是不可变对象。

这是因为dict根据key来计算value的存储位置，如果每次计算相同的key得出的结果不同，那dict内部就完全混乱了。这个通过key计算位置的算法称为哈希算法（Hash）。

要保证hash的正确性，作为key的对象就不能变。在Python中，字符串、整数等都是不可变的，因此，可以放心地作为key。而list是可变的，就不能作为key：

>>> key = [1, 2, 3]
>>> d[key] = 'a list'
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

set

set和dict类似，也是一组key的集合，但不存储value。由于key不能重复，所以，在set中，没有重复的key。

要创建一个set，需要提供一个list作为输入集合：

>>> s = set([1, 2, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

显示的顺序不代表set有序。
重复元素在set中自动被过滤：

>>> s = set([1, 1, 2, 2, 3, 3])
>>> s
{1, 2, 3}

通过add(key)方法可以添加元素到set中：

>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}
>>> s.add(4)
>>> s
{1, 2, 3, 4}

通过remove(key)方法可以删除元素：

>>> s.remove(4)
>>> s
{1, 2, 3}

set可以看成数学意义上的无序和无重复元素的集合，因此，两个set可以做数学意义上的交集、并集等操作：

>>> s1 = set([1, 2, 3])
>>> s2 = set([2, 3, 4])
>>> s1 & s2
{2, 3}
>>> s1 | s2
{1, 2, 3, 4}

set和dict的唯一区别仅在于没有存储对应的value，但是，set的原理和dict一样，所以，同样不可以放入可变对象，因为无法判断两个可变对象是否相等，也就无法保证set内部“不会有重复元素”。试试把list放入set，看看是否会报错。

>>> s1 = set([[1,2], 2, 3])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

再议不可变对象

str是不变对象，而list是可变对象，对于可变对象，如list，进行操作，list内部的内容是会变化的：

>>> a = ['c', 'b', 'a']
>>> a.sort()
>>> a
['a', 'b', 'c']

而对于不可变对象，比如str进行操作：

>>> a = 'abc'
>>> a.replace('a', 'A')
'Abc'
>>> a
'abc'

虽然用字符串的replace()方法变出了Abc，但变量a最后仍然是abc：a是一个变量，指向的内容是abc，当调用a.repalce('a', 'A')时，方法replace是作用在字符串abc上，并没有改变abc的内容，而是创建了一个新字符串Abc，a仍指向原来的字符串abc。
所以，对于不变对象来说，调用对象自身的任何方法，也不会改变对象自身的内容，相反，这些方法会创建新的对象并返回，这样就保证了不可变对象永远是不可变的。

更新知识

注意，dict的创建可以{}也可以dict()，而set的创建也是{}和set()，不要认为set是用()创建，这创建的是tuple，那么试试把tuple放到dict或set中：

>>> s = {(1, [2, 3]), 1, 2}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'
>>> s = {(1, 2, 3), 1, 2}
>>> s= set([(1, [2, 3]), 1, 2])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'
>>> s= set([(1, 2, 3), 1, 2])

>>> d = {(1, 2, 3) : 'value1', 2 : 'value2', 3 : 'value3'}
>>> d
{(1, 2, 3): 'value1', 2: 'value2', 3: 'value3'}
>>> d = {(1, [1, 2], 3) : 'value1'}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'

可以看出，(1, 2, 3)这种元素都是不变对象的可以放进去，但元素里有list这种可变对象的(1, [2, 3])放不进去。

参考https://www.liaoxuefeng.com/