Занятие № 8. Применение словарей для решения задач

Цель: научиться применять словари для решения задач.

Теория

Объявление словаря

Словарь (ассоциативный массив) – это набор ключей и соответствующих им значений. Данные в словаре не упорядочены. Словарь относится к изменяемым типам данных: можно добавлять новые значения и менять уже имеющиеся. В Python словарю соответствует тип dict.

Для описания словаря используются фигурные скобки:

d = {}      # пустой словарь
d = dict()  # второй способ создать пустой словарь

В качестве примера опишем словарь eng2rus, который будет содержать перевод трёх слов с английского языка на русский. Внутри [] записывается новый ключ и затем присваивается значение. С помощью [<ключ>] можно получить значение, которое соответствует ключу:

eng2rus = {}
eng2rus["one"] = "один"
eng2rus["cat"] = "кот"
eng2rus["mouse"] = "мышь"

print(eng2rus)
print(eng2rus["cat"]) # получаем значение по ключу "cat"

      

      
eng2rus = {}
eng2rus["one"] = "один"
eng2rus["cat"] = "кот"
eng2rus["mouse"] = "мышь"

print(eng2rus)
print(eng2rus["cat"]) # получаем значение по ключу "cat"

    
 
    




Рисунок 1 наглядно показывает связь между ключами и значениями внутри словаря.














graph LR
    var[eng2rus]==>|=|dict
    subgraph dict [Словарь]
    direction LR
        subgraph keys [Ключи]
            key1(one)
            key2(cat)
            key3(mouse)
        end

        subgraph values [Значения]
            val1([один])
            val2([кот])
            val3([мышь])
        end
    end
    
    dict==>keys
    dict===>values

    key1-.->val1
    key2-.->val2
    key3-.->val3









Рисунок 1: Визуализация словаря eng2rus











Если элементы словаря известны, то их можно записать в момент объявления переменной. Внутри {} через запятую записываются пары ключ:значение:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
eng2rus = {"one": "один", "cat": "кот", "mouse": "мышь"}
print(eng2rus)

      


      

      

      
eng2rus = {"one": "один", "cat": "кот", "mouse": "мышь"}
print(eng2rus)

    
 
    




Ключами в словаре могут быть значению любого неизменяемого типа: int, float, str. Значения, хранимые в словаре, могут иметь любой тип.


# целочисленный ключ, строковое значение
num_names={1:"Один", 2: "Два", 3:"Три"} 

# вещественный ключ, строковое значение
dec_names={1.5:"Одна целая, пять десятых", 2.5: "Два с половиной"}

# строковый ключ, целочисленное значение
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

# строковый ключ, значение - список
shop = {'фрукты': ['ананас', 'банан'], 'овощи': ['огурец', 'капуста']}


В последнем примере в словаре shop в качестве значений выступают списки. Если записать выражение shop["фрукты"][1], то в результате мы получим строку     
    
      
      
        x
      
      
      "банан".



    

    

        
    
    

        
        
    

    

    
 

    


            







    ✔




Словарь - это неупорядоченная последовательность пар ключ-значение.











        
    
    







        
    
    












Верно. Порядок хранения ключей в словаре не обязательно совпадает с порядком их добавления.










Элементы словаря не упорядочены. В отличие от списков, пары ключ-значение в словаре не имеют порядкового номера.













            







    ✔




Что будет выведено на экран после выполнения следующего кода:


mydict = {"кот":12, "мышь":6, "слон":23}
print(mydict["мышь"])











        
    
    







        
    
    







        
    
    







        
    
    












Верно. Ключ мышь соответствует значению 6.










С этим значением ассоциируется ключ кот.










С этим значением ассоциируется ключ слон.










С помощью оператора [] можно получить из словаря значение по его ключу.















    

    

    





Удалить пару ключ-значение можно с помощью оператора del:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
num_names={1:"Один", 2: "Два", 3:"Три"}
print(num_names)
del num_names[3]
print(num_names)

      


      

      

      
num_names={1:"Один", 2: "Два", 3:"Три"}
print(num_names)
del num_names[3]
print(num_names)

    
 
    









    ✔




Что будет выведено на экран после выполнения следующего кода:


shop = {"тетрадь":12, "ручка":6, "блокнот":23}
shop["заказ"] = shop["тетрадь"] + shop["ручка"]
print(shop["заказ"])











        
    
    







        
    
    







        
    
    







        
    
    












Верно. Мы складываем значения, которые хранятся по ключам тетрадь и ручка (12 + 6) и сохраняем результат в словаре под новым ключом заказ.










С этим значением ассоциируется ключ тетрадь.










Ключ заказ будет хранить сумму двух значений.










Так как новый ключ появляется слева от инструкции присваивания, то такой ключ будет создан в словаре.
















Операторы in и not in


С помощью оператора in можно проверить, есть ли заданный ключ в словаре:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}

# есть ли ключ "возраст" в словаре student
print("возраст" in student) 
print("фамилия" in student)

print("отметка" not in student)

      


      

      

      
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}

# есть ли ключ "возраст" в словаре student
print("возраст" in student) 
print("фамилия" in student)

print("отметка" not in student)

    
 
    








Методы класса dict


Класс dict содержит ряд методов для изменения словаря:







Таблица 1: Некоторые методы класса dict















Метод
Значение






<словарь>.get(<ключ>)
<словарь>.get(<ключ>,  <значение>)		
Если в словаре есть <ключ> - получить его значение, иначе вернуть <значение>




<словарь_1>.update(<словарь_2>)
Обновить содержимое <словарь_1> парами ключ-значение из <словарь_2>




<словарь>.keys()
Получить список ключей




<словарь>.values()
Получить список значений




<словарь>.items()
Получить список пар (ключ, значение)














Рассмотрим некоторые из методов подробнее.


Если попытаться получить значение по ключу, которого нет в словаре, то возникнет ошибка времени выполнения:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student["фамилия"])

      


      

      

      
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student["фамилия"])

    
 
    




Один из вариантов, как избежать ошибки - проверить наличие ключа с помощью оператора in:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
if "фамилия" in student:
    print(student["фамилия"])
else:
    print("Фамилия не указана")

      


      

      

      
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
if "фамилия" in student:
    print(student["фамилия"])
else:
    print("Фамилия не указана")

    
 
    




Логическое выражение "фамилия" in student будет равно     
    
      
       x 
            ?
          

          
          
            
          , если ключ "фамилия" есть в словаре student.


Но лучше использовать метод get(). Независимо от того, есть ли нужный ключ в словаре или нет, метод всегда вернёт значение и не вызовет ошибку:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student.get("фамилия"))
print(student.get("возраст"))
print(student.get("курс", 1)) # если ключа "курс" нет, вернуть 1

      


      

      

      
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student.get("фамилия"))
print(student.get("возраст"))
print(student.get("курс", 1)) # если ключа "курс" нет, вернуть 1

    
 
    




Когда ключа в словаре нет, метод get() вернёт значение None. В методе можно указать, какое значение возвращать, если ключ не существует. В случае со словарём student, результатом выражения student.get("отметка", 10) станет значение     
    
      
       x 
            ?
          

          
          
            
          .







    ✔




Что будет выведено на экран после выполнения следующего кода:


shop = {"тетрадь":12, "ручка":6, "блокнот":23}
answer = shop.get("тетрадь") // shop.get("ручка")
print(answer)











        
    
    







        
    
    







        
    
    







        
    
    












Верно. Метод get() вернёт числа, которые хранятся по ключам тетрадь и ручка. Затем в переменную answer запишется значение выражения 12 // 2.










Мы делим 12 на 6 а не наоборот










В переменную answer записывается результат целочисленного деления, который не может быть строкой.










Оператор целочисленного деления // применяется к значениям, которые вернёт метод get(), а не к самому словарю.












Метод update() помогает быстро обновить содержимое словаря и добавить новые пары ключ-значение:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student)
student.update({"фамилия": "Иванов"})
print(student)
student.update({"отметка": 10})
print(student)

      


      

      

      
student = {"имя":"Павел", "возраст": 20, "отметка": 9}
print(student)
student.update({"фамилия": "Иванов"})
print(student)
student.update({"отметка": 10})
print(student)

    
 
    








Перебор ключей и значений словаря


Чтобы перебрать элементы словаря используем цикл for:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}
print(list(roman_nums.keys()))

for key in roman_nums.keys():
    print(key, roman_nums[key])

      


      

      

      
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}
print(list(roman_nums.keys()))

for key in roman_nums.keys():
    print(key, roman_nums[key])

    
 
    




Метод keys() возвращает последовательность ключей словаря. С помощью цикла перебираем данную последовательность. На каждой итерации цикла переменной key будет присваиваться очередной ключ. Обратите внимание, что ключи не обязательно перебираются в той же последовательности в какой они записаны в коде программы.


Вызов метода keys() можно пропустить. Цикл for по умолчанию будет перебирать ключи словаря:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for key in roman_nums:
    print(key)

      


      

      

      
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for key in roman_nums:
    print(key)

    
 
    




Метод values() возвращает последовательность значений словаря:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for value in roman_nums.values():
    print(value)

      


      

      

      
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for value in roman_nums.values():
    print(value)

    
 
    




Метод items() возвращает список пар ключ-значение. Эти пары значений сохраняются в типе tuple - кортеж.





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for key, value in roman_nums.items():
    print(key, value)

      


      

      

      
roman_nums = {'I':1, 'II':2, 'III':3, 'IV':4, 'V':5}

for key, value in roman_nums.items():
    print(key, value)

    
 
    














Подробности использования кортежей (щелкните, чтобы открыть)







Кортежи можно использовать для позиционного присваивания:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
a, b = 1, 2
print(a, b)

      


      

      

      
a, b = 1, 2
print(a, b)

    
 
    




Если слева от присваивания находится кортеж, и последовательность справа от = содержит столько же элементов что и кортеж, значения из последовательности распакуются в кортеж слева. Выше показан пример позиционного присваивания. Таким же образом можно распаковать значения из списка:





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
temp = [21, 18, 19]
m, t, w = temp
print(m, t, w)

      


      

      

      
temp = [21, 18, 19]
m, t, w = temp
print(m, t, w)

    
 
    














Примеры




Пример № 1 (ex01.py)


Создайте программу-переводчик, которая хранит перевод слов с русского языка на английский. После запуска программа выводит список слов в словаре и предлагает пользователю ввести слово для перевода. Если введенного слова нет в словаре выводится сообщение.





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
d = {
    "молоко": "milk",
    "хлеб": "bread",
    "вода": "water"
}

print("Слова в словаре")
for key in d:
    print(key)

word = input("Какое слово перевести? ")
if word in d:
    print("Перевод:", d[word])
else:
    print("Такого слова нет в словаре")

      


      

      

      
d = {
    "молоко": "milk",
    "хлеб": "bread",
    "вода": "water"
}

print("Слова в словаре")
for key in d:
    print(key)

word = input("Какое слово перевести? ")
if word in d:
    print("Перевод:", d[word])
else:
    print("Такого слова нет в словаре")

    
 
    




Слова и перевод хранятся в переменной типа dict под именем     
    
      
       x 
            ?
          

          
          
            
          . В этом словаре уже находятся     
    
      
       x 
            ?
          

          
           пары ключ-значение. С помощью цикла for выводим на экран список     
    
      
      
        x
      
      
      ключей словаря d. С помощью оператора     
    
      
      
        x
      
      
      in проверяем, есть ли среди ключей словаря d введённое слово.






Пример № 2 (ex02.py)


Создайте программу для хранения оценок студентов. Пользователь вводит количество студентов, после чего вводит их имена, фамилии и отметка за экзамен. После этого программа выводит список студентов.





    

      

      
      
      
    
 
    
 
      

        
n = int(input("Введите количество студентов: "))

stud_list = []

for x in range(n):
    student = {} # создаём пустой словарь
    name = input("Имя: ")
    last_name = input("Фамилия: ")
    mark = float(input("Отметка за экзамен: "))
    student.update({
        "name": name,
        "last_name": last_name,
        "mark": mark
    })
    stud_list.append(student)

print("Список студентов")
for student in stud_list:
    print(student)

      


      

      

      
n = int(input("Введите количество студентов: "))

stud_list = []

for x in range(n):
    student = {} # создаём пустой словарь
    name = input("Имя: ")
    last_name = input("Фамилия: ")
    mark = float(input("Отметка за экзамен: "))
    student.update({
        "name": name,
        "last_name": last_name,
        "mark": mark
    })
    stud_list.append(student)

print("Список студентов")
for student in stud_list:
    print(student)

    
 
    




В переменной с именем     
    
      
       x 
            
           будет храниться список студентов. Элементами списка будут словари. Информация о каждом студенте будет храниться в словаре, содержащем ключи name (имя), last_name (фамилия) и mark (отметка за экзамен).














graph LR

    var[stud_list]-->|=|list[list]
    list-->ind0
    list-->ind1
    
    ind0((0))-->|=|stud1
    ind1((1))-->|=|stud2
   
    subgraph stud1[dict]
        key1([name])-->val1(Иван)
        key2([last_name])-->val2(Петров)
        key3([mark])-->val3(7)
    end

    subgraph stud2[dict]
        key4([name])-->val4(Ольга)
        key5([last_name])-->val5(Иванова)
        key6([mark])-->val6(9)
    end








Рисунок 2: Пример содержимого списка stud_list с двумя элементами











На каждом шаге цикла for создаём пустой словарь student. С помощью метода     
    
      
      
        x
      
      
      update() заполняем словарь student введёнными с клавиатуры значениями. Метод     
    
      
      
        x
      
      
      append() добавит в конец списка ссылку на объект с информацией об очередном студенте.






Пример № 3 (ex03.py)


Пользователь вводит с клавиатуры строку с текстом. Программа должна подсчитать, сколько раз в тексте встречается каждое из слов. Слова в тексте разделяются пробелом, могут присутствовать знаки препинания (точка, запятая, знак вопроса, восклицательный знак).