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Dictionaries

Introduction

來介紹本主題中最後一個資料結構：字典(Dictionaries)，是由鍵(Key)和值(Value)所組成的有序集合，你可以經由鍵來取得值，鍵必須是不可變的(immutable)，而值則可以是任何型態的資料。

Question

  1. 序對可以做為字典的鍵嗎?
  2. 串列可以做為字典的鍵嗎?
  3. 字典可以做為字典的值嗎?

留給你思考，你一定知道答案，就算你沒辦法馬上知道，你也可以自己寫程式來測試。

Create a Dictionary

你可以用{}、dict() 或者 Comprehension 來建立一個字典。

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scores = {"Compiler": 100, "AWS": 95, "Data Science": 92}
print(scores)

# when keys are strings, using keyword arguments
directions = dict(North="↑", South="↓", East="→", West="←")
print(directions)

capital = dict([("Taiwan", "Taipei"), ("Japan", "Tokyo"), ("Korea", "Seoul")])
print(capital)

# comprehension
cube = {x: x ** 3 for x in range(-2, 3)}
print(cube)
Output
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{'Compiler': 100, 'AWS': 95, 'Data Science': 92}
{'North': '↑', 'South': '↓', 'East': '→', 'West': '←'}
{'Taiwan': 'Taipei', 'Japan': 'Tokyo', 'Korea': 'Seoul'}
{-2: -8, -1: -1, 0: 0, 1: 1, 2: 8}

那為什麼說字典是有序的呢?你多執行幾次，輸出的順序與你建立的順序是一樣的嗎?

Operations

Accessing and Modifying elements

你可以透過鍵來取得值，也可以透過鍵來修改值，如果鍵不存在，你會得到 KeyError。

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recent_listening = {"King Gnu": "飛行艇"}
print(recent_listening["King Gnu"])

recent_listening["King Gnu"] = "SPECIALZ"
print(recent_listening["King Gnu"])

recent_listening["HEALTH"] = "Blue Monday"
print(recent_listening["HEALTH"])

print(recent_listening["ALI"])
Output
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飛行艇
SPECIALZ
Blue Monday
KeyError: 'ALI'

King Gnu - 飛行艇

Blue Monday

那麼該如何檢查鍵是否存在呢?你可以使用 in 來檢查，來避免錯誤。

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recent_listening = {"King Gnu": "飛行艇"}

print("King Gnu" in recent_listening)
print("ALI" in recent_listening)
Output
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True
False

Question

對於一個長度為 \(n\) 的字典，你認為需要花幾個步驟檢查某一個鍵存在?

Removing elements

你可以使用 del 來刪除字典中的元素。

例如我這陣子都不寫 Java 了，所以把 Java 從我的心中刪除。

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my_love = {"python": 100, "Java": 70, "Js": 60}
print(my_love)

del my_love["Java"]
print(my_love)
Output
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{'python': 100, 'Java': 70, 'Js': 60}
{'python': 100, 'Js': 60}

Iterating

直接來看例子吧。

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my_love = {"python": 100, "Java": 70, "Js": 60}

for key in my_love:
    print(key, my_love[key])
Output
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python 100
Java 70
Js 60

如果你只想要取得鍵或者值，你可以使用 keys() 或者 values()。

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my_love = {"python": 100, "Java": 70, "Js": 60}

for key in my_love.keys():
    print(key)

print(my_love.keys())

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

print(list(my_love.values()))
Output
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python
Java
Js
dict_keys(['python', 'Java', 'Js'])
100
70
60
[100, 70, 60]

那如果你想要同時取得鍵和值呢?你可以使用 items()。

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my_cat = {"name": "Fat Orange", "age": 12, "is_cute": True}

for key, value in my_cat.items():
    print(f"{key}: {value}")
Output
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name: Fat Orange
age: 12
is_cute: True

我愛我的橘貓。

Methods

get

你可以使用 get() 來取得字典中的值，如果鍵不存在，你可以設定預設值，很方便喔。

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my_info = {'name': 'Sean', 'age': 20, 'hobbies': ['coding', 'working out']}
print(my_info['name'])
print(my_info.get('hobbies')[1])

# print(my_info['is_handsome']) # This will cause an error
print(my_info.get('is_handsome', 'Of course I am!'))
Output
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Sean
working out
Of course I am!

希望你不要覺得我自戀。

pop

你可以使用 pop() 來取得字典中的值，同時刪除該鍵值對。

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my_info = {'name': 'Sean', 'age': 20, 'hobbies': ['coding', 'working out']}
print(my_info.pop('age'))
print(my_info)
Output
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20
{'name': 'Sean', 'hobbies': ['coding', 'working out']}

clear

你可以使用 clear() 來清空字典。

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my_info = {'name': 'Sean', 'age': 20, 'hobbies': ['coding', 'working out']}
my_info.clear()
print(my_info)
Output
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{}

umm... 再過不久我就要 21 歲了。

我認為這些方法就夠用了，其他的你可以自己查 Docs 來學習囉~

Practice

Itsa - [C_ST19-易] 時間轉換

Reference code 

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n = int(input())

time_diff = {"TW": 0, "JA": 60, "USE": -720, "USC": -780, "USW": -840, "UK": -480}

for _ in range(n):
    time, cur, to = input().split()
    minutes = int(time[:2]) * 60 + int(time[3:])
    minutes += time_diff[to] - time_diff[cur]

    if minutes < 0:
        minutes += 1440
    minutes %= 1440

    h, m = divmod(minutes, 60)
    print(f"{h:02d}{m:02d} {to}")
一律先轉換成分鐘，再進行時區轉換，最後再轉換成小時和分鐘。

divmod 回傳一個序對，商與餘數。

Assignment

Itsa - [C_AR111-易] 對話機器人

Itsa - [C_AR152-易] 正整數統計

Tip

sorted() and key

Itsa - [C_AR42-易] 過半元素

Itsa - [C_AR188-易] 陣列元素

Tip

除了用字典來解題之外，你也可以學 Boyer–Moore majority vote algorithm