Иногда нужно сохранить множество словарей в списке или сохранить список как значение элемента словаря. Создание сложных структур такого рода называется вложением. Вы можете вложить множество словарей в список, список элементов в словарь или даже словарь внутрь другого словаря. Как наглядно показывают следующие примеры, вложение — чрезвычайно мощный механизм.
Список словарей
Словарь alien_0 содержит разнообразную информацию об одном пришельце, но в нем нет места для хранения информации о втором пришельце, не говоря уже о целом экране, забитом пришельцами. Как смоделировать флот вторжения? Например, можно создать список пришельцев, в котором каждый элемент представляет собой словарь с информацией о пришельце. Следующий код строит список из трех пришельцев:
aliens.py
alien_0 = {'color': 'green', 'points': 5}
alien_1 = {'color': 'yellow', 'points': 10}
alien_2 = {'color': 'red', 'points': 15}
(1) aliens = [alien_0, alien_1, alien_2]
for alien in aliens:
. .print(alien)
Сначала создаются три словаря, каждый из которых представляет отдельного пришельца. В точке (1) каждый словарь заносится в список с именем aliens. Наконец, программа перебирает список и выводит каждого пришельца:
{'color': 'green', 'points': 5}
{'color': 'yellow', 'points': 10}
{'color': 'red', 'points': 15}
Конечно, в реалистичном примере будут использоваться более трех пришельцев, которые будут генерироваться автоматически. В следующем примере функция range() создает флот из 30 пришельцев:
# Создание пустого списка для хранения пришельцев.
aliens = []
# Создание 30 зеленых пришельцев.
(1) for alien_number in range(30):
(2) . .new_alien = {'color': 'green', 'points': 5, 'speed': 'slow'}
(3) . .aliens.append(new_alien)
. .
# Вывод первых 5 пришельцев:
(4)for alien in aliens[:5]:
. .print(alien)
print("...")
# Вывод количества созданных пришельцев.
(5)print("Total number of aliens: " + str(len(aliens)))
В начале примера список для хранения всех пришельцев, которые будут созданы, пуст. В точке (1) функция range() возвращает множество чисел, которое просто сообщает Python, сколько раз должен повторяться цикл. При каждом выполнении цикла создается новый пришелец (2), который затем добавляется в список aliens (3). В точке (4) срез используется для вывода первых пяти пришельцев, а в точке (5) выводится длина списка (для демонстрации того, что программа действительно сгенерировала весь флот из 30 пришельцев):
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
...
Total number of aliens: 30
Все пришельцы обладают одинаковыми характеристиками, но Python рассматривает каждого пришельца как отдельный объект, что позволяет изменять атрибуты каждого владельца по отдельности.
Как работать с таким множеством? Представьте, что в этой игре некоторые пришельцы изменяют цвет и начинают двигаться быстрее. Когда приходит время смены цветов, мы можем воспользоваться циклом for и командой if для изменения цвета. Например, чтобы превратить первых трех пришельцев в желтых, двигающихся со средней скоростью и приносящих игроку по 10 очков, можно действовать так:
# Создание пустого списка для хранения пришельцев.
aliens = []
# Создание 30 зеленых пришельцев.
for alien_number in range (0,30):
new_alien = {'color': 'green', 'points': 5, 'speed': 'slow'}
aliens.append(new_alien)
. .
for alien in aliens[0:3]:
. .if alien['color'] == 'green':
. . . .alien['color'] = 'yellow'
. . . .alien['speed'] = 'medium'
. . . .alien['points'] = 10
. . . .
# Вывод первых 5 пришельцев:
for alien in aliens[0:5]:
print(alien)
print("...")
Чтобы изменить первых трех пришельцев, мы перебираем элементы среза, включающего только первых трех пришельцев. В данный момент все пришельцы зеленые ('green'), но так будет не всегда, поэтому мы пишем команду if, которая гарантирует, что изменяться будут только зеленые пришельцы. Если пришелец зеленый, то его цвет меняется на желтый ('yellow'), скорость на среднюю ('medium'), а награда увеличивается до 10 очков:
{'speed': 'medium', 'color': 'yellow', 'points': 10}
{'speed': 'medium', 'color': 'yellow', 'points': 10}
{'speed': 'medium', 'color': 'yellow', 'points': 10}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
{'speed': 'slow', 'color': 'green', 'points': 5}
...
Цикл можно расширить, добавив блок elif для превращения желтых пришельцев в красных — быстрых и приносящих игроку по 15 очков. Мы не станем приводить весь код, а цикл выглядит так:
for alien in aliens[0:3]:
if alien['color'] == 'green':
alien['color'] = 'yellow'
alien['speed'] = 'medium'
alien['points'] = 10
. .elif alien['color'] == 'yellow':
. . . .alien['color'] = 'red'
. . . .alien['speed'] = 'fast'
. . . .alien['points'] = 15
Решение с хранением словарей в списке достаточно часто встречается тогда, когда каждый словарь содержит разные атрибуты одного объекта. Например, вы можете создать словарь для каждого пользователя сайта, как это было сделано в программе user.py на с. 108, и сохранить отдельные словари в списке с именем users. Все словари в списке должны иметь одинаковую структуру, чтобы вы могли перебрать список и выполнить с каждым объектом словаря одни и те же операции.
Список в словаре
Иногда бывает удобно поместить список в словарь, вместо того чтобы помещать словарь в список. Представьте, как бы вы описали в программе заказанную пиццу. Если ограничиться только списком, сохранить удастся разве что список дополнений к пицце. При использовании словаря список дополнений может быть всего лишь одним аспектом описания пиццы.
В следующем примере для каждой пиццы сохраняются два вида информации: тип теста и список дополнений. Список дополнений представляет собой значение, связанное с ключом 'toppings'. Чтобы использовать элементы в списке, нужно указать имя словаря и ключ 'toppings', как и для любого другого значения в словаре. Вместо одного значения будет получен список дополнений:
pizza.py
# Сохранение информации о заказанной пицце.
(1) pizza = {
. .'crust': 'thick',
. .'toppings': ['mushrooms', 'extra cheese'],
. .}
# Описание заказа.
(2)print("You ordered a " + pizza['crust'] + "-crust pizza " +
. ."with the following toppings:")
(3)for topping in pizza['toppings']:
. .print("\t" + topping)
Работа начинается в точке (1) со словаря с информацией о заказанной пицце. С ключом в словаре 'crust' связано строковое значение 'thick'. С другим ключом 'toppings' связано значение-список, в котором хранятся все заказанные дополнения. В точке (2) выводится описание заказа перед созданием пиццы. Чтобы вывести список дополнений, мы используем ключ 'toppings', а Python берет список дополнений из словаря.
Следующее сообщение описывает пиццу, которую мы собираемся создать:
You ordered a thick-crust pizza with the following toppings:
. .mushrooms
. .extra cheese
Вложение списка в словарь может применяться каждый раз, когда с одним ключом словаря должно быть связано более одного значения. Если бы в предыдущем примере с языками программирования ответы сохранялись в списке, один участник опроса мог бы выбрать сразу несколько любимых языков. При переборе словаря значение, связанное с каждым человеком, представляло бы собой список языков (вместо одного языка.) В цикле for словаря создается другой цикл для перебора списка языков, связанных с каждым участником:
favorite_languages.py
(1) favorite_languages = {
. .'jen': ['python', 'ruby'],
. .'sarah': ['c'],
. .'edward': ['ruby', 'go'],
. .'phil': ['python', 'haskell'],
. .}
(2)for name, languages in favorite_languages.items():
. .print("\n" + name.title() + "'s favorite languages are:")
(3) . .for language in languages:
. . . .print("\t" + language.title())
Вы видите в точке (1) , что значение, связанное с каждым именем, теперь представляет собой список. У некоторых участников только один любимый язык программирования, у других таких языков несколько. При переборе словаря в точке (2) переменная с именем languages используется для хранения каждого значения из словаря, потому что мы знаем, что каждое значение будет представлять собой список. В основном цикле по элементам словаря другой цикл (3) перебирает элементы списка любимых языков каждого участника.
Теперь каждый участник опроса может указать сколько угодно любимых языков программирования:
Jen's favorite languages are:
. .Python
. .Ruby
Sarah's favorite languages are:
. .C
Phil's favorite languages are:
. .Python
. .Haskell
Edward's favorite languages are:
. .Ruby
. .Go
Чтобы дополнительно усовершенствовать программу, включите в начало цикла for словаря команду if для проверки того, выбрал ли данный участник более одного языка программирования (проверка основана на значении len(languages)). Если у участника только один любимый язык, текст сообщения изменяется для единственного числа (например, «Sarah’s favorite language is C»).
примечание
Глубина вложения списков и словарей не должна быть слишком большой. Если вам приходится вкладывать элементы на глубину существенно бо?льшую, чем в предыдущих примерах, или если вы работаете с чужим кодом со значительной глубиной вложения, скорее всего, у задачи существует более простое решение.
Словарь в словаре
Словарь также можно вложить в другой словарь, но в таких случаях код быстро усложняется. Например, если на сайте есть несколько пользователей с уникальными именами, вы можете использовать имена пользователей как ключи в словаре. Информация о каждом пользователе при этом хранится в словаре, который используется как значение, связанное с именем. В следующем примере о каждом пользователе хранятся три вида информации: имя, фамилия и место жительства. Чтобы получить доступ к этой информации, переберите имена пользователей и словарь с информацией, связанной с каждым именем:
many_users.py
users = {
. .'aeinstein': {
. . . .'first': 'albert',
. . . .'last': 'einstein',
. . . .'location': 'princeton',
. . . .},
. .'mcurie': {
. . . .'first': 'marie',
. . . .'last': 'curie',
. . . .'location': 'paris',
. . . .},
. .}
(1) for username, user_info in users.items():
(2) . .print("\nUsername: " + username)
(3) . .full_name = user_info['first'] + " " + user_info['last']
. .location = user_info['location']
(4) . .print("\tFull name: " + full_name.title())
. .print("\tLocation: " + location.title())
В программе определяется словарь с именем users, содержащий два ключа: для пользователей 'aeinstein' и 'mcurie'. Значение, связанное с каждым ключом, представляет собой словарь с именем, фамилией и местом жительства пользователя. В процессе перебора словаря users в точке (1) Python сохраняет каждый ключ в переменной username, а словарь, связанный с каждым именем пользователя, сохраняется в переменной user_info. Внутри основного цикла в словаре выводится имя пользователя (2).
В точке (3) начинается работа с внутренним словарем. Переменная user_info, содержащая словарь с информацией о пользователе, содержит три ключа: 'first', 'last' и 'location'. Каждый ключ используется для построения аккуратно отформатированных данных с полным именем и местом жительства пользователя, с последующим выводом сводки известной информации о пользователе (4):
Username: aeinstein
. .Full name: Albert Einstein
. .Location: Princeton
Username: mcurie
. .Full name: Marie Curie
. .Location: Paris
Обратите внимание на идентичность структур словарей всех пользователей. Хотя Python этого и не требует, наличие единой структуры упрощает работу с вложенными словарями. Если словари разных пользователей будут содержать разные ключи, то код в цикле for заметно усложнится.
Упражнения
6-7. Люди: начните с программы, написанной для упражнения 6-1 (с. 107). Создайте два новых словаря, представляющих разных людей, и сохраните все три словаря в списке с именем people. Переберите элементы списка людей. В процессе перебора выведите всю имеющуюся информацию о каждом человеке.
6-8. Домашние животные: создайте несколько словарей, имена которых представляют клички домашних животных. В каждом словаре сохраните информацию о виде животного и имени владельца. Сохраните словари в списке с именем pets. Переберите элементы списка. В процессе перебора выведите всю имеющуюся информацию о каждом животном.
6-9. Любимые места: создайте словарь с именем favorite_places. Придумайте названия трех мест, которые станут ключами словаря, и сохраните для каждого человека от одного до трех любимых мест. Чтобы задача стала более интересной, опросите нескольких друзей и соберите реальные данные для своей программы. Переберите данные в словаре, выведите имя каждого человека и его любимые места.
6-10. Любимые числа: измените программу из упражнения 6-2 (с. 107), чтобы для каждого человека можно было хранить более одного любимого числа. Выведите имя каждого человека в списке и его любимые числа.
6-11. Города: создайте словарь с именем cities. Используйте названия трех городов в качестве ключей словаря. Создайте словарь с информацией о каждом городе; включите в него страну, в которой расположен город, примерную численность населения и один примечательный факт, относящийся к этому городу. Ключи словаря каждого города должны называться country, population и fact. Выведите название каждого города и всю сохраненную информацию о нем.
6-12. Расширение: примеры, с которыми мы работаем, стали достаточно сложными, и в них можно вносить разного рода усовершенствования. Воспользуйтесь одним из примеров этой главы и расширьте его: добавьте новые ключи и значения, измените контекст программы или улучшите форматирование вывода.