Словари и множества в Python

Задание множеств

Множество задается перечислением в фигурных скобках. Например:

A = {1, 2, 3}

Исключением явлеется пустое множество:

A = set()       # A -- множество
D = {}          # D -- не пустое множество, а пустой словарь!

Если функции set передать в качестве параметра список, строку или кортеж, то она вернет множество, составленное из элементов списка, строки, кортежа. Например:

>>> A = set('qwerty')
>>> print(A)
{'e', 'q', 'r', 't', 'w', 'y'}.

Каждый элемент может входить в множество только один раз.

>>> A = {1, 2, 3}
>>> B = {3, 2, 3, 1}
>>> print(A == B) # A и B — равные множества.
True
>>> set('Hello')
{'H', 'e', 'l', 'o'}

Работа с элементами множеств

Поведение discard и remove различается тогда, когда удаляемый элемент отсутствует в множестве: discard не делает ничего, а метод remove генерирует исключение KeyError. Метод pop также генерирует исключение KeyError, если множество пусто.

При помощи цикла for можно перебрать все элементы множества:

Primes = {2, 3, 5, 7, 11}
for num im Primes:
    print(num)

Из множества можно сделать список при помощи функции list:

>>> A = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> B = list(A)
[1, 2, 3, 4, 5]

A = set('bqlpzlkwehrlulsdhfliuywemrlkjhsdlfjhlzxcovt')
B = set('zmxcvnboaiyerjhbziuxdytvasenbriutsdvinjhgik')
for x in A:
    ...

Операции с множествами, обычные для математики

Упражнение №2

Даны четыре множества:

A = set('0123456789')
B = set('02468')
C = set('12345')
D = set('56789')

Найти элементы, принадлежащие множеству E:

Создание словаря

Пустой словарь можно создать при помощи функции dict() или пустой пары фигурных скобок {} (вот почему фигурные скобки нельзя использовать для создания пустого множества).

Для создания словаря с некоторым набором начальных значений можно использовать следующие конструкции:

Capitals = {'Russia': 'Moscow', 'Ukraine': 'Kiev', 'USA': 'Washington'}
Capitals = dict(Russia = 'Moscow', Ukraine = 'Kiev', USA = 'Washington')
Capitals = dict([("Russia", "Moscow"), ("Ukraine", "Kiev"), ("USA", "Washington")])
Capitals = dict(zip(["Russia", "Ukraine", "USA"], ["Moscow", "Kiev", "Washington"]))

Также можно использовать генерацию словаря через Dict comprehensions:

Cities = ["Moscow", "Kiev", "Washington"]
States = ["Russia", "Ukraine", "USA"]
CapitalsOfState = {state: city for city, state in zip(Cities, States)}

Это особенно полезно, когда нужно "вывернуть" словарь наизнанку:

StateByCapital = {CapitalsOfState[state]: state for state in CapitalsOfState}

Операции с элементами словарей

Перебор элементов словаря по ключу

for key in A:
    print(key, A[key])

Представления элементов словаря

Представления во многом похожи на списки, но они остаются связанными со своим исходным словарём и изменяются, если менять значения элементов словаря.

• Метод keys возвращает представление ключей всех элементов.
• Метод values возвращает представление всех значений.
• Метод items возвращает представление всех пар (кортежей) из ключей и значений.

>>> A = dict(a='a', b='b', c='c')
>>> k = A.keys()
>>> v = A.values()
>>> k, v
(dict_keys(['c', 'b', 'a']), dict_values(['c', 'b', 'a']))
>>> A['d'] = 'a'
>>> k, v
(dict_keys(['d', 'c', 'b', 'a']), dict_values(['a', 'c', 'b', 'a']))

Учтите что итерироваться по представлениям изменяя словарь нельзя

>>> for key in A.keys():
...     del A[key]
...
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
RuntimeError: dictionary changed size during iteration

Можно, если в начале скопировать представление в список

>>> for key in list(A.keys()):
...     del A[key]
...
>>> A
{}

Пример использования словаря

# Создадим пустой словать Capitals
Capitals = dict()

# Заполним его несколькими значениями
Capitals['Russia'] = 'Moscow'
Capitals['Ukraine'] = 'Kiev'
Capitals['USA'] = 'Washington'

# Считаем название страны
print('В какой стране вы живете?')
country = input()

# Проверим, есть ли такая страна в словаре Capitals
if country in Capitals:
    # Если есть - выведем ее столицу
    print('Столица вашей страны', Capitals[country])
else:
    # Запросим название столицы и добавим его в словарь
    print('Как называется столица вашей страны?')
    city = input()
    Capitals[country] = city

Когда нужно использовать словари

Словари нужно использовать в следующих случаях:

• Подсчет числа каких-то объектов. В этом случае нужно завести словарь, в котором ключами являются объекты, а значениями — их количество.
• Хранение каких-либо данных, связанных с объектом. Ключи — объекты, значения — связанные с ними данные. Например, если нужно по названию месяца определить его порядковый номер, то это можно сделать при помощи словаря Num['January'] = 1; Num['February'] = 2; ...
• Установка соответствия между объектами (например, “родитель—потомок”). Ключ — объект, значение — соответствующий ему объект.
• Если нужен обычный массив, но при этом масимальное значение индекса элемента очень велико, но при этом будут использоваться не все возможные индексы (так называемый “разреженный массив”), то можно использовать ассоциативный массив для экономии памяти.

Упражнение №3. Подсчет слов

Дан текст на некотором языке. Требуется подсчитать сколько раз каждое слово входит в этот текст и вывести десять самых часто употребяемых слов в этом тексте и количество их употреблений.

В качестве примера возьмите файл с текстом лицензионного соглашения Python /usr/share/licenses/python/LICENSE.

Подсказка №1: Используйте словарь, в котором ключ -- слово, а знчение -- количество таких слов.

Подсказка №2: Точки, запятые, вопросы и восклицательные знаки перед обработкой замените пробелами(используйте punctuation из модуля string).

Подсказка №3: Все слова приводите к нижнему регистру при помощи метода строки lower().

Подсказка №4: По окончании сбора статистики нужно пробежать по всем ключам из словаря и найти ключ с максимальным значением.

Упражнение №4. Перевод текста

Дан словарь task4/en-ru.txt с однозначным соответствием английских и русских слов в таком формате:

cat - кошка

dog - собака

mouse - мышь

house - дом

eats - ест

in - в

too - тоже

Здесь английское и русское слово разделены двумя табуляциями и минусом: '\t-\t'.

В файле task4/input.txt дан текст для перевода, например:

Требуется сделать подстрочный перевод с помощью имеющегося словаря и вывести результат в output.txt. Незнакомые словарю слова нужно оставлять в исходном виде.

Упражнение №5. Страны и Языки

Дан список стран и языков на которых говорят в этой стране в формате <Название Страны> : <язык1> <язык2> <язык3> ... в файле task5/input.txt. На ввод задается N - длина списка и список языков. Для каждого языка укажите, в каких странах на нем говорят.

Упражнение №6. Сделать русско-английский словарь

В файле task6/en-ru.txt находятся строки англо-русского словаря в таком формате:

Здесь английское слово (выражение) и список русских слов (выражений) разделены двумя табуляциями и минусом: '\t-\t'.

Требуется создать русско-английский словарь и вывести его в файл ru-en.txt в таком формате:

Порядок строк в выходном файле должен быть словарным с человеческой точки зрения (так называемый лексикографический порядок слов). То есть выходные строки нужно отсортировать.

Упражнение №7. Синхронизация словарей

Даны два файла словарей: task7/en-ru.txt и task7/ru-en.txt (в формате, описанном в упражнении №6).

en-ru.txt:

ru-en.txt:

Требуется синхронизировать и актуализировать их содержимое.

en-ru.txt:

ru-en.txt:

Упражнение №8. Добродушные соседи

В одном очень дружном доме, где живет Фёдор, многие жильцы оставляют ключи от квартиры соседям по дому, например на случай пожара или потопа, да и просто чтобы покормили животных или полили цветы.

Вернувшись домой после долгих странствий, Фёдор обнаруживает, что потерял свои ключи и соседей дома нет. Но вдруг у домофона он находит чужие ключи. Помогите Федору найти ключи от своей квартиры в квартирах соседей.

На ввод подается файл input.txt, в котором в первой строке записано три числа через пробел N - номер квартиры Фёдора, M - номер квартиры от которой Федор нашел ключи, K - ключ от этой квартиры. Далее i-я строка хранит описание ключей запертых в i-й квартире в формате <m_i0 - номер квартиры> <k_i0 - ключ>,<m_i1 - номер квартиры> <k_i1 - ключ>,... , причем реальные номера квартир "зашифрованы" ключем от i-й квартиры(Ki) и находятся по формуле m_ij' = m_ij - Ki. Номера квартир начинаются с 0 (кпримеру вторая строка файла соответствует 0-й квартире).

Нужно вывести ключ от квартиры Федора или None если его найти не получилось.

Подсказка: используйте словарь для хранения ключей от еще не открытых комнат и множество для уже проверенных комнат.

Упражнение №9. Факультативно: генератор бреда

Дан текст-образец, по которому требуется сделать генератор случайного бреда на основе Марковских цепей.

Подробности спрашивайте у семинариста.