Что нужно знать о словарях в Python

В мире языка программирования Python, который считается одним из самых дружелюбных для новичков, существуют ключевые структуры данных, которые лежат в основе обработки информации. Сегодня приглашаем вас в увлекательный мир "словарей".

Словари в Python - это не просто контейнеры для данных, они открывают двери к удивительным возможностям этого языка. Они упрощают жизнь начинающих программистов и расширяют горизонты опытных разработчиков.

Что такое словари

Словари в Python – это изменяемые отображения ссылок на объекты, доступные по ключу. Словари представляют собой структуры данных, в которых уникальные ключи отображают значения.

Ключ и значение разделяются двоеточием, пары ключ-значения отделяются запятыми, а словарь целиком ограничивается фигурными скобками {}.

Если простыми словами это что-то вроде телефонной книги, где под каждым номером скрывается какой-то человек.

Только на языке разработчиков номера называют ключами, а людей, которым они принадлежат, — значениями.

Для каких целей нам будут полезны словари

• Подсчет каких-то предметов, где ключи – названия предметов, а объект – их количество.
• Для экономии памяти, если есть массив, который использует не все индексы по порядку.
  
• Установка соответствий между объектами, сортировка.
  
• Хранение данных разных объектов (например: ключ – ID пользователя ВКонтакте, а объект – массив с данными).
  

Ключом может быть произвольный неизменяемый тип данных: различные числа, строки, кортежи. Ключом в словаре не может быть множество, но может быть  неизменяемый элемент типа frozenset. 

Значением элемента словаря может быть любой изменяемый или неизменяемый тип данных.

Создание словаря

Создание словаря в Python оформляются фигурными скобками. Внутри них находятся пары «ключ — значение». Первым пишется ключ, а затем, через двоеточие, — значение.

Сами пары отделяются друг от друга запятыми.

dict = {
           'Fortnite' : 'Epic Games',
           'Grand Theft Auto V' : 'Rockstar Games'
          }

По идее, можно вообще не указывать для ключей никаких значений: язык автоматически подставит вместо них значения None. Но словарь при этом всё равно будет работать.

dict = {
          'Fortnite',
          'Grand Theft Auto V'
          }

Выведем на экран элементы словаря с помощью функции print:

print(dict)
          {'Fortnite', 'Grand Theft Auto V'}

Показались только ключи. Теперь попробуем вывести полноценный словарь со значениями:

dict = {
          'Fortnite' : 'Epic Games',
          'Grand Theft Auto V' : 'Rockstar Games'
          }
print(dict)
          {'Fortnite' : 'Epic Games', 'Grand Theft Auto V' : 'Rockstar Games'}

Создание словаря в Питоне без значений невозможно — то, что выглядит как словарь, только с ключами, на самом деле будет интерпретировано как множество (set). Для создания именно словаря всегда нужно указывать и ключи, и значения.

Важно отметить, что создание словаря Python может осуществляться не только с помощью литерального синтаксиса, но и другими способами.

Помните, что правильное создание словаря в Питоне — это первый шаг к эффективной работе с этой важной структурой данных.

Методы словаря Python

Словари в Python имеют множество различных полезных методов, которые помогут вам в работе с ними. Вот лишь некоторые из них:

copy() – создание копии словаря

dict1 = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
dict2 = dict1.copy()
print(dict2) #Выведет {'car' : 'машина', 'apple' : 'яблоко', 'orange' : 'апельсин'}

get() – получение значения по ключу

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.get('car')) #Выведет 'машина'

clear() – очистка словаря

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
dict.clear()
print(dict) #Выведет {}

keys() – получение всех ключей словаря

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.keys()) #Выведет dict_keys(['car', 'apple', 'orange'])

values() – получение всех значений элементов словаря

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.values()) #Выведет dict_values(['машина', 'яблоко', 'апельсин'])

items() – получение всех элементов словаря, включая ключи

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.items()) #Выведет dict_items([('car', 'машина'), ('apple', 'яблоко'), ('orange', 'апельсин')])

pop() – удаляет и возвращает значение ключа

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.pop('car')) #Выведет 'машина'
print(dict) #Выведет {'apple' : 'яблоко', 'orange' : 'апельсин'}

popitem() – удаляет и возвращает имя и значение ключа

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.pop()) #Выведет ('orange', 'апельсин')
print(dict) #Выведет {'car' : 'машина', 'apple' : 'яблоко'}

setdefault() – получение значения по ключу, если такой ключ присутствует в словаре. Когда такого ключа нет, он создается со значением None (если оно не указано в свойствах). Рассмотрим на примере:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict.setdefault('car') #Выведет 'машина'
print(dict.setdefault('home', 'дом') #Выведет 'дом'
print(dict) #Выведет {'car' : 'машина', 'apple' : 'яблоко', 'orange' : 'апельсин', 'home' : 'дом'}

update({}) – обновить значения по ключам, добавление новых ключей:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
dict.update({'car' : 'автомобиль', 'home' : 'дом'})
print(dict) #Выведет {'car' : 'автомобиль', 'apple' : 'яблоко', 'orange' : 'апельсин', 'home' : 'дом'}

Лучше не заучивать голую теорию, а сразу отрабатывать знания на практике. Начать можно, например, с бесплатных упражнений на stepik.org А чтобы быстро находить нужный метод и не ходить каждый раз в гугл, можете уже полноценно начать обучаться в школе программирования CODDY. Наставники помогут вам разобрать все ваши ошибки, и разложат все ваши знания по полкам.

Работа со словарями

Изменение словаря

Добавим в наш словарь объект. Для этого нам нужно придумать значение ключу. Рассмотрим на примере:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко'
          }
dict['orange'] = 'апельсин' #В квадратных скобках указываем имя ключа, а значение после знака равно
print(dict) #Выведет {'car' : 'машина', 'apple' : 'яблоко', 'orange' : 'апельсин'}

Для удаления ключа и его объекта в словаре используют метод del, указывая имя ключа в квадратных скобках:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
del dict['orange']
print(dict) #Выведет {'car' : 'машина', 'apple' : 'яблоко'}

Рассмотрим все операции подробнее. Как добавить элемент в словарь Python — это можно сделать не только прямым присваиванием, но и с помощью метода update():

dict.update({'banana': 'банан'})  # Добавляем новый элемент

Для удаления ключа и его объекта в словаре используют метод del, указывая имя ключа в квадратных скобках:

Как удалить элемент из словаря Python — кроме оператора del, можно использовать методы pop() и popitem():

removed_value = dict.pop('apple')  # Удаляет и возвращает значение

last_item = dict.popitem()  # Удаляет и возвращает последнюю пару

Сортировка словаря Python по ключу выполняется с помощью функции sorted():

sorted_dict = dict(sorted(dict.items()))

print(sorted_dict)

Как отсортировать словарь по значению Python:

sorted_by_value = dict(sorted(dict.items(), key=lambda item: item[1]))

print(sorted_by_value)

Как обратиться к ключу словаря Python и его значению:

# Прямое обращение

print(dict['car'])

# Безопасное обращение через get()

print(dict.get('apple'))

# Получение всех ключей

keys = dict.keys()

Как вывести ключ по значению словаря Питон:

value_to_find = 'машина'

key = [k for k, v in dict.items() if v == value_to_find][0]

print(key)

Как обратиться к значению в словаре Python:

# Прямое обращение

print(dict['car'])

# Через метод values()

values = list(dict.values())

print(values[0])

Перебор элементов словарей в Python

Для вывода всех ключей и значений по порядку используем цикл с оператором in:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
for key in dict:
print(key, dict[key])
#Выведет:
#car машина
#apple яблоко
#orange апельсин

Для вывода значения по ключу используем имя словаря и квадратные скобки с именем нужного ключа:

dict = {
          'car' : 'машина',
          'apple' : 'яблоко',
          'orange' : 'апельсин'
          }
print(dict['car']) #Выведет 'машина'

Ошибки при работе со словарями в Python

При работе со словарями в Python могут возникнуть следующие ошибки:

Наиболее частая проблема при обращении к словарю Python — попытка получить значение по отсутствующему ключу, что вызывает KeyError. Важно использовать безопасные методы доступа или предварительную проверку наличия ключа.

2. Некорректные ключи при создании словаря

При создании словаря Python многие забывают, что ключи должны быть неизменяемыми. Попытка использовать списки или другие изменяемые объекты в качестве ключей приводит к ошибкам. Для создания словаря в Питоне подходят только хешируемые типы данных.

3. Неожиданное изменение значений

Из-за ссылочной природы Python изменения в сложных объектах (списках, словарях), используемых как значения, отражаются во всех ссылках на эти объекты. Это частая ловушка при работе с вложенными структурами.

4. Потеря данных при объединении словарей

При использовании метода update() или операторов объединения можно случайно перезаписать важные данные, если ключи в исходном и обновляемом словарях совпадают.

5. Неправильная итерация по словарю

Частая ошибка — путаница между перебором ключей, значений или пар при обращении к словарю Python. Непонимание различий между методами keys(), values() и items() приводит к логическим ошибкам.

6. Изменение словаря во время итерации

Попытка удалить или добавить элементы в словарь во время его перебора вызывает RuntimeError. Это важное ограничение, о котором важно помнить.

7. Особенности работы defaultdict

При использовании defaultdict из модуля collections новички часто не учитывают, что обращение к любому ключу автоматически создает новую запись со значением по умолчанию.

8. Путаница между словарями и множествами

Синтаксис создания словаря Python с помощью фигурных скобок похож на создание множества, что иногда приводит к непреднамеренному созданию не того типа данных.

9. Проблемы с порядком элементов

Хотя современные версии Python сохраняют порядок добавления элементов, некоторые операции (например, объединение словарей) могут его нарушать, что важно учитывать.

10. Неэффективное использование памяти

Словари потребляют больше памяти по сравнению со списками. При создании словаря в Питоне с большим количеством элементов это может стать проблемой.

Словари в Python - это мощное оружие, которое поможет вам в решении разнообразных задач. Не бойтесь экспериментировать, создавать и применять словари в своих проектах. Помните, что знание этой структуры данных делает вас настоящим магом в мире Python.

Создание словаря в Питоне и работа с ним — важный навык для каждого Python-разработчика. Как обратиться к значению в словаре Python, как добавлять и удалять элементы, как сортировать данные — все эти операции становятся простыми при правильном понимании структуры словарей.

Обращение к словарю Python может выполняться разными способами, каждый из которых полезен в конкретных ситуациях. Используйте прямое обращение по ключу для гарантированно существующих элементов и метод get для словаря Python для безопасной работы с потенциально отсутствующими ключами.

Помните, что словари — это мощный инструмент, который при грамотном использовании может значительно упростить ваш код и ускорить разработку!

Давайте исследовать и воплощать магию с помощью словарей!