Python 是一种非常强大的编程语言，它提供了多种数据结构来存储和操作数据。在 Python 中，集合（Set）和字典（Dictionary）是两种非常重要的数据结构，它们在处理数据时扮演着关键的角色。以下是对 Python 中集合和字典的全面总结，包括它们的基本特性、操作方法以及示例代码。

集合（Set）

集合是一个无序且不包含重复元素的容器。Python 提供了内置的 set 类型来创建集合。

基本操作：

1. 创建集合：使用 {} 或 set() 来创建一个空集合。

my_set = set()

2. 添加元素：使用 add() 方法向集合中添加元素。

my_set.add(1)

3. 删除元素：使用 remove() 或 discard() 方法来删除元素，discard() 不会抛出元素不存在的异常。

my_set.remove(1)
my_set.discard(2)

4. 集合运算：集合支持并集、交集、差集等操作。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {2, 3, 4}
union_set = set1.union(set2)  # {1, 2, 3, 4}
intersection_set = set1.intersection(set2)  # {2, 3}
difference_set = set1.difference(set2)  # {1}

5. 集合推导式：可以使用推导式来创建集合。

squares = {x**2 for x in range(10)}

字典（Dictionary）

字典是一种可变容器模型，且可存储任意类型对象。字典的每个键值 key=>value 对用冒号 : 分割，每个对之间用逗号 , 分割，整个字典包括在 {} 中。

基本操作：

1. 创建字典：使用 {} 或 dict() 来创建一个空字典。

my_dict = {}

2. 添加键值对：直接对字典进行赋值，或者使用 update() 方法。

my_dict['key1'] = 'value1'
my_dict.update({'key2': 'value2'})

3. 访问元素：通过键来访问对应的值。

value = my_dict['key1']

4. 删除键值对：使用 del 或 pop() 方法，pop() 可以指定默认值。

del my_dict['key1']
value = my_dict.pop('key2', 'default_value')

5. 遍历字典：可以使用 for 循环遍历字典的键和值。

for key, value in my_dict.items():
    print(f"{key}: {value}")

6. 字典推导式：可以使用推导式来创建字典。

squares_dict = {x: x**2 for x in range(10)}

7. 字典的键必须是不可变类型：字符串和数字都可以作为键，而列表等可变类型则不可以。

示例代码

# 集合示例
my_set = {1, 2, 2, 3, 4, 4, 4}
print(f"Original set: {my_set}")
my_set.add(5)
print(f"After adding an element: {my_set}")

# 字典示例
my_dict = {'apple': 1, 'banana': 2, 'cherry': 3}
print(f"Original dictionary: {my_dict}")
my_dict['banana'] = 5  # 更新键 'banana' 的值
my_dict['date'] = 4    # 添加新的键值对
print(f"After updating and adding: {my_dict}")

# 集合和字典的遍历
for fruit, quantity in my_dict.items():
    print(f"{fruit} has a quantity of {quantity}")

# 集合的集合运算
set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
print(f"Union: {set1.union(set2)}")
print(f"Intersection: {set1.intersection(set2)}")
print(f"Difference: {set1.difference(set2)}")

总结

集合和字典是 Python 中非常有用的数据结构，它们在处理数据集合和键值对数据时提供了强大的功能。掌握它们的基本操作和特性，可以帮助你更高效地编写 Python 程序。

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