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在上一篇《Python数据结构（上）》中，我们介绍了列表（list）和元组（tuple）这两种常用的数据结构。本篇将继续深入，介绍另外两种重要的内置数据结构——字典（dictionary）和集合（set），并结合实际案例进行综合练习，帮助你更好地掌握它们的应用场景与操作方法。

一、字典（Dictionary）

1.1 什么是字典？

字典是 Python 中一种无序、可变、键值对（key-value pair）存储的数据结构。它用花括号{}定义，每个元素由一个“键”和一个“值”组成，通过键来快速查找对应的值。

✅ 特点：

• 键必须是不可变类型（如字符串、数字、元组）
• 值可以是任意类型
• 键具有唯一性，不允许重复

1.2 创建字典

# 方法1：直接定义

student = {

"name": "张三",

"age": 20,

"major": "计算机科学"

}

# 方法2：使用 dict() 构造函数

person = dict(name="李四", age=22, city="北京")

# 方法3：从键值对列表创建

data = [("a", 1), ("b", 2)]

d = dict(data) # {'a': 1, 'b': 2}

1.3 字典的基本操作

# 访问值

print(student["name"]) # 输出：张三

# 添加或修改

student["grade"] = "大二" # 添加新键值对

student["age"] = 21 # 修改已有值

# 删除键值对

del student["major"]

# 检查键是否存在

if "name" in student:

print("存在 name 键")

# 获取所有键、值、键值对

print(student.keys()) # dict_keys(['name', 'age', 'grade'])

print(student.values()) # dict_values(['张三', 21, '大二'])

print(student.items()) # dict_items([('name', '张三'), ('age', 21), ('grade', '大二')])

1.4 遍历字典

for key in student:

print(key, ":", student[key])

# 或更推荐的方式

for key, value in student.items():

print(f"{key}: {value}")

二、集合（Set）

2.1 什么是集合？

集合是一种无序、不重复元素的容器，常用于去重和集合运算（如并集、交集等）。集合使用花括号{}或set()函数创建，注意：空集合只能用set()创建，{}表示空字典。

✅ 特点：

• 元素唯一，自动去重
• 元素必须是不可变类型
• 不支持索引访问

2.2 创建集合

# 方法1：使用花括号（非空时）

fruits = {"apple", "banana", "apple", "orange"}

print(fruits) # {'apple', 'banana', 'orange'} —— 自动去重

# 方法2：使用 set() 函数

numbers = set([1, 2, 2, 3, 4]) # {1, 2, 3, 4}

# 空集合

empty_set = set()

2.3 集合的基本操作

# 添加元素

fruits.add("grape")

# 删除元素

fruits.remove("banana") # 若不存在会报错

fruits.discard("kiwi") # 安全删除，不存在也不报错

# 集合运算

set_a = {1, 2, 3}

set_b = {3, 4, 5}

print(set_a | set_b) # 并集: {1, 2, 3, 4, 5}

print(set_a & set_b) # 交集: {3}

print(set_a - set_b) # 差集: {1, 2}

print(set_a ^ set_b) # 对称差集: {1, 2, 4, 5}

三、字典 vs 集合 vs 列表对比

四、综合练习：学生成绩管理系统

下面我们通过一个实际案例，综合运用列表、字典和集合，实现一个简单的学生成绩管理功能。

需求描述：

1. 存储多个学生的姓名、年龄、科目成绩（数学、英语）
2. 支持添加学生、查询平均分、统计不及格人数
3. 统计所有出现过的科目（使用集合去重）
4. 找出数学和英语都及格的学生名单

实现代码：

# 学生数据列表，每个学生是一个字典

students = [

{"name": "张三", "age": 20, "math": 85, "english": 78},

{"name": "李四", "age": 19, "math": 56, "english": 92},

{"name": "王五", "age": 21, "math": 73, "english": 65},

{"name": "赵六", "age": 20, "math": 90, "english": 88}

]

# 1. 添加新学生

def add_student(name, age, math, english):

students.append({

"name": name,

"age": age,

"math": math,

"english": english

})

add_student("钱七", 19, 45, 70)

# 2. 计算所有学生的平均分

def average_score(subject):

total = sum(s[subject] for s in students)

return total / len(students)

print(f"数学平均分: {average_score('math'):.2f}")

print(f"英语平均分: {average_score('english'):.2f}")

# 3. 统计不及格人数（任一科目 < 60）

fail_count = 0

for s in students:

if s["math"] < 60 or s["english"] < 60:

fail_count += 1

print(f"不及格人数: {fail_count}")

# 4. 使用集合获取所有科目（扩展性好）

subjects = set()

for s in students:

subjects.update(s.keys())

# 过滤掉非成绩字段

subjects = {s for s in subjects if s in ["math", "english"]}

print("所有科目:", subjects)

# 5. 找出两科都及格的学生

good_students = []

for s in students:

if s["math"] >= 60 and s["english"] >= 60:

good_students.append(s["name"])

print("双科及格学生:", good_students)

输出结果：

数学平均分: 76.80 英语平均分: 78.20 不及格人数: 2 所有科目: {'math', 'english'} 双科及格学生: ['张三', '王五', '赵六']

五、小结

• 字典适用于需要通过“键”快速查找“值”的场景，如配置信息、用户资料等。
• 集合擅长处理去重和集合运算，在数据分析、筛选中非常实用。
• 在实际开发中，经常将列表 + 字典 + 集合组合使用，发挥各自优势。

掌握这些数据结构，不仅能提升代码效率，还能让你写出更清晰、更易维护的程序。

六、课后练习

1. 编写一个函数，接收一个单词列表，返回每个单词中不同字母组成的集合。
2. 使用字典统计一段文本中每个字符出现的次数。
3. 模拟两个班级的学生名单（用集合），找出共同参加活动的学生（交集）。

💡 提示：多动手实践是掌握数据结构的最佳方式！