《Python程序設(shè)計實(shí)踐教程》課程教案課題：字典與集合教學(xué)目的：掌握字典的基本概念與操作方法：通過字典的創(chuàng)建、訪問、添加、修改、刪除等操作的講解，幫助學(xué)生理解字典作為鍵值對集合的特性，并能夠靈活運(yùn)用字典處理復(fù)雜數(shù)據(jù)。理解集合的唯一性與無序性：通過集合的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握集合的基本操作及其在去重與集合運(yùn)算中的應(yīng)用，理解集合在數(shù)據(jù)處理中的獨(dú)特優(yōu)勢。學(xué)會使用字典推導(dǎo)式簡化代碼：通過字典推導(dǎo)式的語法與應(yīng)用實(shí)例，幫助學(xué)生掌握如何通過簡潔的代碼生成字典，提升編程效率與代碼可讀性。培養(yǎng)數(shù)據(jù)處理與集合運(yùn)算的能力：通過字典與集合的實(shí)踐操作，學(xué)生能夠熟練處理數(shù)據(jù)集合，掌握數(shù)據(jù)增刪改查與集合運(yùn)算的基本方法，為后續(xù)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理提供支持。理解字典與集合的性能差異與適用場景：通過對比字典與集合的特性，幫助學(xué)生理解它們在性能、存儲結(jié)構(gòu)及適用場景上的差異，能夠根據(jù)需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。為后續(xù)數(shù)據(jù)處理與算法實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)：通過本章的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠掌握字典與集合的核心操作與應(yīng)用方法，為后續(xù)學(xué)習(xí)復(fù)雜數(shù)據(jù)處理算法與數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供支持。課型：新授課課時：本章安排2個課時。教學(xué)重點(diǎn)：重點(diǎn)：1.理解字典與集合的基本概念。2.掌握字典的創(chuàng)建和使用方法。3.掌握集合的創(chuàng)建和使用方法。教學(xué)難點(diǎn)：難點(diǎn)：本章教學(xué)難點(diǎn)在于如何理解字典與集合的特性差異，并能夠根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，同時掌握字典推導(dǎo)式與集合運(yùn)算的高效使用方法。教學(xué)過程：教學(xué)形式：講授課，教學(xué)組織采用課堂整體講授和分組演示。教學(xué)媒體：采用啟發(fā)式教學(xué)、案例教學(xué)等教學(xué)方法。教學(xué)手段采用多媒體課件、視頻等媒體技術(shù)。板書設(shè)計：本課標(biāo)題字典與集合課次0.5授課方式理論課□討論課□習(xí)題課□其他□課時安排2學(xué)分共2分授課對象普通高等院校學(xué)生任課教師教材及參考資料1.《Python程序設(shè)計實(shí)踐教程》。2.本教材配套視頻教程及學(xué)習(xí)檢查等資源。3.與本課程相關(guān)的其他資源。教學(xué)基本內(nèi)容教學(xué)方法及教學(xué)手段課程引入在Python編程中，字典與集合是兩種高效且靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它們?yōu)槲覀兲峁┝藦?qiáng)大的數(shù)據(jù)存儲與處理能力。字典以其鍵值對的存儲方式，能夠快速查找與關(guān)聯(lián)數(shù)據(jù)；而集合則以其唯一性與無序性，成為去重與集合運(yùn)算的利器。無論是處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)映射，還是進(jìn)行高效的集合操作，字典與集合都為我們提供了簡潔而強(qiáng)大的工具。本章將帶領(lǐng)大家深入學(xué)習(xí)字典與集合的基本概念、操作方法及其適用場景，同時介紹字典推導(dǎo)式與集合運(yùn)算的高效編程技巧。通過豐富的實(shí)例與實(shí)驗(yàn)，你將掌握如何根據(jù)需求選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并學(xué)會利用字典與集合解決實(shí)際問題。讓我們一起探索字典與集合的強(qiáng)大功能，用代碼高效管理復(fù)雜數(shù)據(jù)！參考以下形式：1.銜接導(dǎo)入2.懸念導(dǎo)入3.情景導(dǎo)入4.激疑導(dǎo)入5.演示導(dǎo)入6.實(shí)例導(dǎo)入7.其他形式實(shí)驗(yàn)8字典與集合一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解字典與集合的基本概念。2.掌握字典的創(chuàng)建和使用方法。3.掌握集合的創(chuàng)建和使用方法。二、知識要點(diǎn)1.字典字典是無序可變序列。字典中的每個元素都是一個鍵值對，包含鍵和值兩部分，鍵和值是對應(yīng)的，表示一種映射關(guān)系。字典的鍵是唯一的，值可以不唯一。（1）創(chuàng)建字典創(chuàng)建字典的語法格式如下。字典名={[鍵?1:值?1[,鍵?2:值?2[,...,鍵?n:值?n]]]}（2）遍歷字典遍歷是指沿著某條搜索路徑，依次對每個節(jié)點(diǎn)做一次且僅做一次訪問，遍歷的幾種方式如下。①遍歷鍵。遍歷鍵是默認(rèn)的遍歷方式，代碼如下。>>>d={"English":80,"Math":70,"Program":90}>>>forkeyind: #循環(huán)變量取的是字典中的各個鍵print(str(key)+'：'+str(d[key]))English：80Math：70Program：90也可以使用字典的成員函數(shù)?get()取值。②使用值遍歷的代碼如下。>>>d={"English":80,"Math":70,"Program":90}>>>forvalueind.values():print(value)807090③使用鍵和值遍歷的代碼如下。>>>d={"English":80,"Math":70,"Program":90}>>>forkey,valueind.items():print(key,value)English80Math70Program90（3）字典的常規(guī)操作字典的常規(guī)操作主要包括增、刪、改、查等，主要操作方法如表?8-1?所示。其中，創(chuàng)建字典的示例代碼如下（表8-1中的操作方法以本字典為例）。d={"English":80,"Math":70,"Program":90}表?8-1字典的主要操作方法方法描述示例結(jié)果獲得鍵對應(yīng)的值，若鍵不存在，則返回設(shè)置的默認(rèn)值d.get("Math")70d.get("math")Nonepop(key[,val])刪除鍵對應(yīng)的值，且返回鍵相應(yīng)的值；若鍵不存在，且提供了?val?參數(shù)，則返回?val，否則出現(xiàn)?KeyError?錯誤d.pop("Math")70popitem()刪除最后一個鍵值對，且返回該鍵值對相應(yīng)的元組；若字典為空，則出現(xiàn)?KeyError?錯誤d.popitem()("Program":90)items()返回所有鍵值對相應(yīng)的元組構(gòu)成的可迭代對象d.items()dict_items([("English",80),("Math",70),("Program",90)])values()返回所有值構(gòu)成的可迭代對象d.values()dict_values([80,70,90])keys()返回所有鍵構(gòu)成的可迭代對象d.keys()dict_keys(["English","Math","Program"])clear()刪除字典中的所有元素，使其成為一個空字典d.clear()None2.集合集合由一系列元素組成，集合中的元素是無序且不可重復(fù)的。集合的元素類型只能是數(shù)字、字符串、元組等不可變類型，不能是列表、字典、集合等可變類型。集合的基本功能是進(jìn)行成員測試和刪除重復(fù)元素。集合通過?set()函數(shù)創(chuàng)建，用“{}”標(biāo)識。集合的主要操作方法如表?8-2?所示（假設(shè)s={1,2}）。表8-2集合的主要操作方法方法描述示例結(jié)果s1|s2并集操作，生成一個新集合，包含集合?s1?和?s2?中的所有元素{1,2,3}|{3,4,5}{1,2,3,4,5}s1&s2交集操作，生成一個新集合，包含集合?s1?和?s2?共同擁有的元素{1,2,3}&{3,4,5}{3}s1-s2差集操作，生成一個新集合，包含在集合?s1?中但不在?s2?中的元素{1,2,3}-{3,4,5}{1,2}s1^s2對稱差，生成一個新集合，包含集合?s1?和?s2?中除共同元素之外的元素{1,2,3}^{3,4,5}{1,2,4,5}s.add(x)將元素?x?添加到集合?s?中s.add(6){1,2,6}s.clear()刪除集合?s?中的所有元素，使其成為一個空集合s.clear()Nones.copy()生成一個新集合，復(fù)制集合?s?中的所有元素t=s.copy(){1,2}s.pop()獲取集合?s?中的一個元素，并刪除該元素s.pop(){2}s.remove(x)刪除集合?s?中值為?x?的元素s.remove(2){1}不同于序列，集合中的元素是無序的，所以索引在集合中無意義，切片操作也無法在集合中使用。集合的部分操作與序列的通用操作相同，使用方法可以參照前面的內(nèi)容。三、實(shí)例解析【實(shí)例?8-1】去掉重復(fù)數(shù)字輸入一個整數(shù)列表，去掉列表中的重復(fù)數(shù)字，輸出升序排列后的列表。（1）問題分析把列表轉(zhuǎn)換成集合以去掉重復(fù)元素，然后再轉(zhuǎn)換成列表，將其進(jìn)行排序，輸出排序后的結(jié)果。（2）程序代碼#sl8-1.pynum=eval(input())newnum=list(set(num))newnum.sort()print(newnum)（3）輸入樣例[4,2,1,2,8,4,5,3,8]（4）輸出樣例[1,2,3,4,5,8]【實(shí)例?8-2】簡單的交互式計算器編寫程序，實(shí)現(xiàn)一個簡單的交互式計算器，能夠完成加、減、乘、除運(yùn)算。（1）輸入格式在第一行中輸入一個數(shù)字，在第二行中輸入一個四則運(yùn)算符（+、?、*、/），在第三行中輸入一個數(shù)字。（2）輸出格式另起一行輸出運(yùn)算結(jié)果（保留?2?位小數(shù)）。若除法運(yùn)算的分母為?0，則輸出“dividedbyzero”。（3）輸入樣例7.4/2.1（4）輸出樣例3.52（5）程序代碼#sl8-2.py簡單的交互式計算器（使用字典）x=eval(input())fh=input()y=eval(input())jsq={'+':'x+y','-':'x-y','*':'x*y','/':'x/y'}iffh=='/'andy==0:print('dividedbyzero')else:t=eval(jsq.get(fh))print(f'{t:.2f}')（6）思考與討論設(shè)計簡單的交互式菜單，可以使用?if-elif?選擇結(jié)構(gòu)，代碼如下。#用戶輸入print("選擇運(yùn)算：")print("1、相加")print("2、相減")print("3、相乘")print("4、相除")choice=input("輸入你的選擇(1/2/3/4)：")num1=int(input("輸入第一個數(shù)字："))num2=int(input("輸入第二個數(shù)字："))ifchoice=='1':print(num1,"+",num2,"=",num1+num2)elifchoice=='2':print(num1,"-",num2,"=",num1-num2)elifchoice=='3':print(num1,"*",num2,"=",num1*num2)elifchoice=='4':print(num1,"/",num2,"=",num1/num2)else:print("非法輸入")【實(shí)例?8-3】輸出全排列（1）題目描述輸入整數(shù)?n（3≤n≤7），編寫程序輸出?1、2、…、n?的全排列。（2）輸入格式輸入正整數(shù)?n。（3）輸出格式輸出?1、2、…、n?的全排列。每種排列占一行，數(shù)字間無空格。（4）輸入樣例3（5）輸出樣例123132213231312321（6）題目分析解決問題的關(guān)鍵是將數(shù)字轉(zhuǎn)換為列表，運(yùn)用集合，進(jìn)行排列，然后再輸出。本例調(diào)用的函數(shù)如下。①shuffle()：random?庫中的函數(shù)，用于打亂列表中的數(shù)。②str()：將數(shù)字轉(zhuǎn)換為字符串。③set()：使集合存儲的元素?zé)o序不重復(fù)。④join()：將集合中的元素進(jìn)行連接。⑤sorted()：將集合中的元素進(jìn)行升序排列。（7）程序代碼#sl8-3.pyimportrandomn=int(input())t=[]sum=1foriinrange(1,n+1):sum=sum*it.append(str(i))s=set()whilelen(s)<sum:random.shuffle(t)s.add("".join(t))s=sorted(s)foriinrange(0,len(s)):print(s[i])（8）思考與討論輸入整數(shù)?n=10，要求輸出?1、2、3、…、10?的全排列。要求運(yùn)行時間限制在?20?秒之內(nèi)，超出該時間則認(rèn)為程序錯誤。提示：當(dāng)?n?增大時，運(yùn)行時間將急劇增加，編程時要注意盡量優(yōu)化算法，提高運(yùn)行效率。【實(shí)例?8-4】統(tǒng)計重復(fù)數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)編寫程序，生成?1000?個?1～100?的隨機(jī)整數(shù)，統(tǒng)計每個數(shù)字出現(xiàn)的次數(shù)。（1）問題分析用集合進(jìn)行操作，還需要用到隨機(jī)數(shù)函數(shù)。（2）程序代碼#sl8-4.pyimportrandomx=[random.randint(1,100)foriinrange(1000)]d=set(x)forvind:print(v,':',x.count(v))（3）思考與討論下面用字典進(jìn)行操作。①方法一：先排序，后統(tǒng)計。importrandomdigits=[] #定義一個空列表foriteminrange(1000): #生成?1000?個隨機(jī)整數(shù)并放到列表中digits.append(random.randint(1,100)) #對生成的?1000?個數(shù)進(jìn)行升序排序，然后添加到字典中sorted_digits=sorted(digits) #升序排序digit_dict={} #定義一個空字典fordigitinsorted_digits: #遍歷已排序的列表ifdigitindigit_dict:digit_dict[digit]+=1 #若鍵存在，則更新值else:digit_dict[digit]=1 #在字典中添加新的鍵值對print(f'數(shù)字\t?出現(xiàn)次數(shù)')foriindigit_dict:print(f'{i}\t{digit_dict[i]}')②方法二：先統(tǒng)計，后排序。importrandomdigit_dict={} #定義一個空字典foriinrange(1000): #生成?1000?個隨機(jī)整數(shù)并放到字典中digit_key=random.randint(1,100)ifdigit_keyindigit_dict:digit_dict[digit_key]+=1 #若鍵存在，則更新值else:digit_dict[digit_key]=1 #在字典中添加新的鍵值對 #對生成的?1000?個數(shù)進(jìn)行升序排序，然后遍歷輸出print(f'數(shù)字\t?出現(xiàn)次數(shù)')foriinsorted(digit_dict.keys()):print(f'{i}\t{digit_dict[i]}')程序運(yùn)行結(jié)果如下。數(shù)字 出現(xiàn)次數(shù)112293841157611…【實(shí)例?8-5】求每門科目的最高分以字典的形式輸入?n?位同學(xué)的各科（語文、數(shù)學(xué)、英語）成績，求出每門科目的最高分。（1）問題分析可以將結(jié)果保存在一個字典中，開始時該字典是一個空字典，遍歷輸入的成績，更新該字典。（2）參考程序#sl8-5.pyn=int(input())result={}foriinrange(n):student=eval(input())fork,vinstudent.items():result[k]=vifv>result.get(k,0)elseresult[k]fork,vinresult.items():print('{}：{}'.format(k,v))（3）輸入樣例2{'語文':80,'數(shù)學(xué)':95,'英語':90}{'語文':85,'數(shù)學(xué)':82,'英語':76}（4）輸出樣例語文：85數(shù)學(xué)：95英語：90四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容1.在?IDLE?中依次輸入下列語句，將輸出結(jié)果填寫在橫線處。（1）定義字典的方法>>>keys=['name','age','sex']>>>values=['zhangsan',18,'Male']>>>dict1=dict(zip(keys,values))>>>dict1 #輸出結(jié)果為：>>>dict2=dict(name='zhangsan',age=18,gender='Male')>>>dict2 #輸出結(jié)果為：（2）字典元素的訪問>>>dict3={"Zhejiang":"Hangzhou","Jiangsu":"Nanjing"}>>>dict3["Zhejiang"] #輸出結(jié)果為：>>>dict3.get("Zhejiang") #輸出結(jié)果為：（3）字典元素的修改>>>dict4={'name':'zhangsan','age':18,'gender':'Male'}>>>dict4['score']=88>>>dict4 #輸出結(jié)果為：>>>dict4.pop('score')>>>dict4 #輸出結(jié)果為：>>>dict4.clear()>>>dict4 #輸出結(jié)果為：（4）字典的遍歷>>>user_password={"zhangsan":"abc123","lisi":"123456","wangwu":'666666',"zhaoliu":"888888"}>>>fornameinuser_password.keys():print(name,end="") #輸出結(jié)果為：>>>forpasswordinuser_password.values():print(password,end="") #輸出結(jié)果為：>>>fork,vinuser_password.items():print(k,v) #輸出結(jié)果為：>>>fornameinuser_password.items():print(name,end="") #輸出結(jié)果為：2.在?IDLE?中依次輸入下列語句，將輸出結(jié)果填寫在橫線處。（1）集合的創(chuàng)建>>>set1={1,2,3,4,3,2,1}>>>set1 #輸出結(jié)果為：>>>set2=set('abcdcba')>>>set2 #輸出結(jié)果為：（2）集合的基本操作>>>set3={1,2,3}>>>set3.add(4)>>>set3 #輸出結(jié)果為：>>>set3.discard(1)>>>set3 #輸出結(jié)果為：>>>set3.pop()>>>len(set3) #輸出結(jié)果為：（3）集合運(yùn)算（交、并、差、對稱差）>>>set4={10,20,30}>>>set5={20,30,40}>>>set4&set5 #輸出結(jié)果為：>>>set4|set5 #輸出結(jié)果為：>>>set4-set5 #輸出結(jié)果為：>>>set4^set5 #輸出結(jié)果為：3.在?IDLE?中依次輸入下列語句，將輸出結(jié)果填寫在橫線處。（1）字典與列表的轉(zhuǎn)換>>>x={'a':1,'b':2,'c':3}>>>key_value=list(x.keys())>>>key_value #輸出結(jié)果為：>>>value_list=list(x.values())>>>value_list #輸出結(jié)果為：>>>x=[70,80,90]>>>y=['zhangsan','lisi','wangwu']>>>print(dict(zip(y,x))) #輸出結(jié)果為：（2）集合與列表、元組的轉(zhuǎn)換>>>s=set([1,2,3,1,2,4,6])>>>s #輸出結(jié)果為：>>>len(s) #輸出結(jié)果為：>>>list1=list(s)>>>list1 #輸出結(jié)果為：>>>s_score=set([('zhangsan',90),('lisi',70),('wangwu',80)])>>>forxins_score: print(x[0],':',x[1]) #輸出結(jié)果為：（3）字典與列表>>>stu={"zhangsan":{"Python":92,"Math":88,"English":85},"lisi":{"Python":88,"Math":77,"English":89}}>>>len(stu) #輸出結(jié)果為：>>>list(stu.keys()) #輸出結(jié)果為：>>>list(stu["zhangsan"].keys()) #輸出結(jié)果為：4.輸入一系列數(shù)據(jù)，降序輸出這些數(shù)據(jù)，重復(fù)元素只輸出一次（用集合實(shí)現(xiàn)）。5.求指定區(qū)間內(nèi)能被?3、5、7?整除的數(shù)的個數(shù)（用集合實(shí)現(xiàn)）。6.編寫程序，使用給定的整數(shù)?n?生成一個字典，該字典包含?1～n?的整數(shù)（兩者都包含），然后輸出字典。7.一個四位數(shù)的各位數(shù)字互不相同，所有數(shù)字之和等于?6，并且這個數(shù)是?11?的倍數(shù)。滿足這種要求的四位數(shù)有多少個？分別是什么？8.9.查找下列字典中值以“A”或“a”開頭的所有鍵值對。dic={'k1':"adolescent",'k2':"amusement",'k3':"academy",'k4':"Accountant",'k5':"