Porównanie struktur danych - I_R_PY_W13A_M06 Zbiory

R1634PF3HAQNQ

Polecenie 1

W przedstawionej poniżej prezentacji zostały omówione najważniejsze cechy struktur danych wykorzystywanych przy rozwiązywaniu problemów w języku Python. Zwróć uwagę na sposób definiowania każdej z tych struktur oraz na powiązane z nimi metody i funkcje. Następnie rozwiąż Problem 1

ReBxwkXD0WEdv

Krotki, słowniki i zbiory – złożone typy danych

RqifosjrbiPSx

Grafika dekoracyjna przedstawiająca siedzące osoby na ławce. Osoba siedząca na środku wokół głowyma narysowane świecące żarówki. — Źródło: Contentplus.pl Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RlZxsdDCSpQRj

Zmienne z jedną wartością

RpeCymjRC1oXp

Grafika dekoracyjna przedstawiająca dziecko patrzące na napisane kredą symbole matematyczne i wykres. — Źródło: Pixabay, domena publiczna.

1,1

W prostych zmiennych możemy zapisać tylko pojedyncze wartości.
Kiedy chcemy zapamiętać nowe dane, musimy tworzyć nowe zmienne.
Związek między pojedynczymi wartościami nie jest oczywisty.

Przykładowe zmienne typu prostego, które przechowują jedną wartość:

bok1 = 3
bok2 = 4
bok3 = 5
obwod = bok1 + bok2 + bok3
imie = "Jan" 
nazwisko = "Dobry"
ocena = 3

R1WsEkq8kSzhR

Typy złożone

Dzięki typom złożonym możemy zapisywać wiele wartości w jednym nazwanym pojemniku, czyli w strukturze danych.

Przykłady typów złożonych w języku Python:

listy;
krotki;
słowniki;
zbiory.

Poszczególne typy różnią się od siebie. W tym e‑materiale omawiamy trzy z nich: krotki, słowniki oraz zbiory.

R1EoiHypncOQK

Krotki

Struktura krotki:

krotka = (x, y, z)

ID	Imię	Nazwisko	Ocena
1	Anna	Kowalska	4
2	Piotr	Nowak	5
3	Jan	Dobry	3

1,1

Przykładowy kod

Uruchom w interpreterze języka Python:

# Tworzenie krotek
osoba1 = (1, 'Anna', 'Kowalska', 4)
osoba2 = tuple([2, 'Piotr', 'Nowak', 5])
dane=['3', 'Jan', 'Dobry', '3']
osoba3=tuple(dane)

# Odczytywanie wartości
print(osoba1[1], osoba1[2], osoba3[3])

# Modyfikacja elementu listy
dane[1] = 'Adam'
print(dane)

# Modyfikacja elementu krotki daje błąd
osoba3[0]='Ola'

Charakterystyka

Krotki to niemodyfikowalny typ danych. Raz stworzona krotka nie może zmieniać swojej zawartości, nie da się do niej dodawać elementów ani ich usuwać.
Do zawartości krotek można odwoływać się, wykorzystując indeksy.
Możemy iterować po zawartości krotki, wykorzystując pętlę.
Elementy krotki mogą być różnego typu.

RR6yzQHqlBFUr

Zrzut ekranu przedstawia okno IDLE Python z uruchomioną konsolą interaktywną. W konsoli wpisano i wykonano poniższy kod źródłowy:
python
osoba1 = (1, 'Anna', 'Kowalska', 4)
osoba2 = tuple([2, 'Piotr', 'Nowak', 5])
dane = ['3', 'Jan', 'Dobry', 3]
osoba3 = tuple(dane)
print(osoba1[1], osoba1[2], osoba3[3])
# Wynik: Anna Kowalska 3
dane[1] = 'Adam'
print(dane)
# Wynik: ['3', 'Adam', 'Dobry', 3]
osoba3[0] = 'Ola'
# Traceback (most recent call last):
# File "/usr/lib/python3.10/idlelib/run.py", line 578, in runcode
# exec(code, self.locals)
# File "<pyshell#10>", line 1, in

Zastosowanie krotek

Uruchom w interpreterze języka Python:

Rlf3hlux4saKy

Kod zaprezentowany w filmie:

boki_trojkata = (3, 4, 5)
oceny = (4, 5, 3, 4, 4, 4)

oceny.count(4)

oceny.count(5)

obwod_trojkata = sum(boki_trojkata)

len(oceny)

max(oceny)

min(oceny)

Skrypt, który możesz wpisać i uruchomić:

boki_trojkata = (3, 4, 5)
oceny = (4, 5, 3, 4, 4, 4)

print(oceny.count(4))

print(oceny.count(5))

obwod_trojkata = sum(boki_trojkata)

print(obwod_trojkata)

print(len(oceny))

print(max(oceny))

print(min(oceny))

Wynik działania programu:

Re9Anc3cxbFZd

Słownik

Przykładem innej struktury złożonej jest słownik.

Struktura słownika:

słownik = {klucz: wartość}

Przykładowy kod

1,1

Uruchom w interpreterze języka Python:

# Tworzenie słownika
osoba_1 = {'lp':1, 'imie':'Anna', 'nazwisko':'Kowalska'}
osoba_2 = dict(lp=2, imie='Jan', nazwisko='Nowak')
osoby = {1:osoba_1, 2:osoba_2}

# Odczytywanie wartości
print(osoba_1['imie'])
print(osoba_2.get('imie'))
print(osoby[1]['imie'])
print(osoba_1.values())

# Dodawanie i zmienianie wartości
osoba_2['ocena'] = 4
osoba_2['imie'] = 'Piotr'
osoba_2

Charakterystyka

W słowniku przechowujemy pary elementów (klucze oraz wartości). Są one modyfikowalne.
Do wartości znajdujących się w słowniku odwołujemy się za pomocą klucza.
Klucze oraz wartości mogą być dowolnego typu.
Możliwe jest iterowanie po elementach słownika.

RvjcyRc1wpCMg

Grafika przedstawia wprowadzony zapis kodu źródłowego. Kod jest taki sam, jak przedstawiony w slajdzie.

RqUCXEeXMWnFh

Zastosowanie słowników

1,1

Uruchom w interpreterze języka Python:

 
rzymskie = {1: 'I', 2: 'II', 3: 'III'}
rzymskie[2]

kolory = {} # Pusty słownik
kolory['red'] = '#FF0000'
kolory['blue'] = '#00FF00'
kolory['blue']

samochod = {'nazwa': 'syrena', 'model': '105', 'rocznik': 1972}
print(samochod['nazwa'], samochod['model'])
samochod.get('rocznik')

list(kolory) # Zwraca listę kluczy
len(kolory) # Liczba elementów
del kolory['blue'] # Usunięcie wartości
print(kolory)

R1BKZihIh1R3T

Grafika przedstawia zapis kodu występujący na slajdzie.

RoqF1JiyeIjOE

1,1

Zbiór

Inną strukturą złożoną jest zbiór.

Struktura zbioru:

zbiór = {'a', 'b', 'c'}

R9cb2quX3wqnk

Grafika przedstawia dwa koła nachodzące na siebie. W kole 1 są litery a i b. W drugim kole są litery d i e. Litera c jest w miejscu, gdzie nachodzą na siebie koła. — Źródło: Contentplus sp. z o.o., licencja: CC BY 3.0.

Zbiory

1,1

Uruchom w interpreterze języka Python:

# Tworzenie zbioru
samogloski = set()
samogloski

unikalne_liczby = set([1, 3, 3, 5, 7, 9, 9])
unikalne_liczby

unikalne_litery = set('abrakadabra')
unikalne_litery
gloski = {'b', 'c', 'd'}

# Wartości w zbiorach nie są indeksowane
print(gloski[0])

R1c1mP8Gp3Sz3

Grafika prezentuje zapis kodu źródłowego na slajdzie oraz informację o błędzie.

RybXDLM6aVqPz

Zastosowanie zbiorów

1,1

Uruchom w interpreterze języka Python:

pola = {'A1', 'A2', 'A3'}
zajete = {'A2', 'A3'}
inne = {'B1', 'B2', 'B3'}

# Dodawanie i usuwanie elementów
pola.add('A4')
print(pola)
pola.discard('A1')
print(pola)

# Operacje na zbiorach
len(pola)  # Liczba elementów
pola | inne  # Suma zbiorów
pola & zajete  # Część wspólna
pola - zajete  # Różnica zbiorów

R1ZXsQFeerjSA

Grafika przedstawia zapis kodu źródłowego ze slajdu.

R7GAQggkb1Ano

Krotki, słowniki, zbiory – podobieństwa

1,1

Uruchom w interpreterze języka Python:

krotka = (7, 3, 5)
slownik = {7:'g', 3:'c', 5:'e'}
zbior = {8, 4, 6, 5}

# Liczba elementów
print(len(krotka), len(slownik), len(zbior))

# Czy w strukturze jest element?
3 in krotka
4 in zbior
5 in slownik
4 in slownik

# Suma wartości liczbowych lub kluczy
print(sum(krotka), sum(zbior), sum(slownik))

# Wartość minimalna i maksymalna
print(min(krotka), min(zbior), min(slownik))
print(max(krotka), max(zbior), max(slownik))

RvfMPWyef6BBi

Ilustracja przedstawia zapis kodu źródłowego ze slajdu w konsoli Payton.

Problem 1

Jesteś kinomaniakiem i masz mnóstwo ulubionych filmów! Chcesz je uporządkować w taki sposób, aby:

Móc przechowywać listę tytułów wszystkich Twoich ulubionych filmów.
Dla każdego filmu móc szybko sprawdzić jego gatunek i rok wydania.

Jakie struktury danych w Pythonie pomogą Ci rozwiązać ten problem?

Napisz program, który umożliwi swobodne przetwarzanie twoich filmów

Przykładowe rozwiązanie:

Do rozwiązania tego problemu idealnie sprawdzą się dwie struktury danych:

Lista (list): Do przechowywania ogólnej kolekcji tytułów filmów, które są Twoimi ulubionymi. Lista pozwoli na łatwe dodawanie nowych filmów i zachowanie ich kolejności (jeśli jest to ważne).
Słownik (dictionary): Do przechowywania szczegółowych informacji o każdym filmie (gatunek, rok wydania). Słownik jest idealny, ponieważ możesz użyć tytułu filmu jako klucza, a jako wartości przechowywać inne informacje o nim.

Linia 1. kratka 1 kropka Tworzymy listę ulubionych tytułów filmów. Linia 2. ulubione podkreślnik tytuly podkreślnik filmow znak równości otwórz nawias kwadratowy. Linia 3. cudzysłów Incepcja cudzysłów przecinek. Linia 4. cudzysłów Matrix cudzysłów przecinek. Linia 5. cudzysłów Interstellar cudzysłów przecinek. Linia 6. cudzysłów Forest Gump cudzysłów przecinek. Linia 7. cudzysłów Skazani na Shawshank cudzysłów. Linia 8. zamknij nawias kwadratowy. Linia 10. kratka 2 kropka Tworzymy słownik przecinek który przechowuje szczegóły każdego filmu. Linia 11. kratka Kluczem jest tytuł filmu przecinek a wartością jest kolejny słownik z gatunkiem i rokiem kropka. Linia 12. szczegoly podkreślnik filmow znak równości otwórz nawias klamrowy. Linia 13. cudzysłów Incepcja cudzysłów dwukropek otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Science Fiction cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 2010 zamknij nawias klamrowy przecinek. Linia 14. cudzysłów Matrix cudzysłów dwukropek otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Science Fiction cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 1999 zamknij nawias klamrowy przecinek. Linia 15. cudzysłów Interstellar cudzysłów dwukropek otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Science Fiction cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 2014 zamknij nawias klamrowy przecinek. Linia 16. cudzysłów Forest Gump cudzysłów dwukropek otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Dramat cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 1994 zamknij nawias klamrowy przecinek. Linia 17. cudzysłów Skazani na Shawshank cudzysłów dwukropek otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Dramat cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 1994 zamknij nawias klamrowy. Linia 18. zamknij nawias klamrowy. Linia 20. kratka minus minus minus Jak możemy wykorzystać te struktury znak zapytania minus minus minus. Linia 22. kratka Wyświetlamy wszystkie ulubione filmy z listy dwukropek. Linia 23. print otwórz nawias okrągły cudzysłów Moje ulubione filmy dwukropek cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 24. for tytul in ulubione podkreślnik tytuly podkreślnik filmow dwukropek. Linia 25. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów minus otwórz nawias klamrowy tytul zamknij nawias klamrowy cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 27. print otwórz nawias okrągły cudzysłów lewy ukośnik n minus minus minus cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 29. kratka Sprawdzamy szczegóły konkretnego filmu za pomocą słownika dwukropek. Linia 30. film podkreślnik do podkreślnik sprawdzenia znak równości cudzysłów Incepcja cudzysłów. Linia 31. if film podkreślnik do podkreślnik sprawdzenia in szczegoly podkreślnik filmow dwukropek. Linia 32. info znak równości szczegoly podkreślnik filmow otwórz nawias kwadratowy film podkreślnik do podkreślnik sprawdzenia zamknij nawias kwadratowy. Linia 33. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów Szczegóły filmu apostrof otwórz nawias klamrowy film podkreślnik do podkreślnik sprawdzenia zamknij nawias klamrowy apostrof dwukropek cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 34. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów Gatunek dwukropek otwórz nawias klamrowy info otwórz nawias kwadratowy apostrof gatunek apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias klamrowy cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 35. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów Rok wydania dwukropek otwórz nawias klamrowy info otwórz nawias kwadratowy apostrof rok podkreślnik wydania apostrof zamknij nawias kwadratowy zamknij nawias klamrowy cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 36. else dwukropek. Linia 37. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów Brak informacji o filmie apostrof otwórz nawias klamrowy film podkreślnik do podkreślnik sprawdzenia zamknij nawias klamrowy apostrof kropka cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 39. print otwórz nawias okrągły cudzysłów lewy ukośnik n minus minus minus cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 41. kratka Dodajemy nowy film do obu struktur dwukropek. Linia 42. nowy podkreślnik film podkreślnik tytul znak równości cudzysłów Blade Runner 2049 cudzysłów. Linia 43. ulubione podkreślnik tytuly podkreślnik filmow kropka append otwórz nawias okrągły nowy podkreślnik film podkreślnik tytul zamknij nawias okrągły. Linia 44. szczegoly podkreślnik filmow otwórz nawias kwadratowy nowy podkreślnik film podkreślnik tytul zamknij nawias kwadratowy znak równości otwórz nawias klamrowy cudzysłów gatunek cudzysłów dwukropek cudzysłów Science Fiction cudzysłów przecinek cudzysłów rok podkreślnik wydania cudzysłów dwukropek 2017 zamknij nawias klamrowy. Linia 46. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów Dodano nowy film dwukropek otwórz nawias klamrowy nowy podkreślnik film podkreślnik tytul zamknij nawias klamrowy kropka Nowa lista ulubionych filmów dwukropek cudzysłów zamknij nawias okrągły. Linia 47. for tytul in ulubione podkreślnik tytuly podkreślnik filmow dwukropek. Linia 48. print otwórz nawias okrągły f cudzysłów minus otwórz nawias klamrowy tytul zamknij nawias klamrowy cudzysłów zamknij nawias okrągły.

# 1. Tworzymy listę ulubionych tytułów filmów
ulubione_tytuly_filmow = [
    "Incepcja",
    "Matrix",
    "Interstellar",
    "Forest Gump",
    "Skazani na Shawshank"
]

# 2. Tworzymy słownik, który przechowuje szczegóły każdego filmu
# Kluczem jest tytuł filmu, a wartością jest kolejny słownik z gatunkiem i rokiem.
szczegoly_filmow = {
    "Incepcja": {"gatunek": "Science Fiction", "rok_wydania": 2010},
    "Matrix": {"gatunek": "Science Fiction", "rok_wydania": 1999},
    "Interstellar": {"gatunek": "Science Fiction", "rok_wydania": 2014},
    "Forest Gump": {"gatunek": "Dramat", "rok_wydania": 1994},
    "Skazani na Shawshank": {"gatunek": "Dramat", "rok_wydania": 1994}
}

# --- Jak możemy wykorzystać te struktury? ---

# Wyświetlamy wszystkie ulubione filmy z listy:
print("Moje ulubione filmy:")
for tytul in ulubione_tytuly_filmow:
    print(f"- {tytul}")

print("\n---")

# Sprawdzamy szczegóły konkretnego filmu za pomocą słownika:
film_do_sprawdzenia = "Incepcja"
if film_do_sprawdzenia in szczegoly_filmow:
    info = szczegoly_filmow[film_do_sprawdzenia]
    print(f"Szczegóły filmu '{film_do_sprawdzenia}':")
    print(f"  Gatunek: {info['gatunek']}")
    print(f"  Rok wydania: {info['rok_wydania']}")
else:
    print(f"Brak informacji o filmie '{film_do_sprawdzenia}'.")

print("\n---")

# Dodajemy nowy film do obu struktur:
nowy_film_tytul = "Blade Runner 2049"
ulubione_tytuly_filmow.append(nowy_film_tytul)
szczegoly_filmow[nowy_film_tytul] = {"gatunek": "Science Fiction", "rok_wydania": 2017}

print(f"Dodano nowy film: {nowy_film_tytul}. Nowa lista ulubionych filmów:")
for tytul in ulubione_tytuly_filmow:
    print(f"- {tytul}")

Operacje na zbiorach

Strefa wyzwań

I_R_PY_W13A_M06 Zbiory

Krotki, słowniki i zbiory – złożone typy danych

Zmienne z jedną wartością

Typy złożone

Krotki

Przykładowy kod

Charakterystyka

Zastosowanie krotek

Słownik

Przykładowy kod

Charakterystyka

Zastosowanie słowników

Uruchom w interpreterze języka Python:

Zbiór

Zbiory

Uruchom w interpreterze języka Python:

Zastosowanie zbiorów

Uruchom w interpreterze języka Python:

Krotki, słowniki, zbiory – podobieństwa

Uruchom w interpreterze języka Python: