Python Collections parte 2: conjuntos e dicionários

Aprendendo a trabalhar com conjuntos, variações de dicionários e diversas coleções ao mesmo tempo.

1. Conjuntos
2. Operações
3. Dicionários
4. Variações de dicionários
5. Praticando

Saiba mais sobre o curso aqui ou acompanhe minhas anotações abaixo. ⬇️

1. Conjuntos

Trabalhando com conjuntos, os sets

Conjuntos podem ser feitos através de listas, porém as listas aceitam repetição de elementos. Então, ao unir duas listas, todos os valores erão agrupados, inclusive os já existentes.

# criando um conjunto a partir de listas
id_alunos_frontend = [12, 31, 47, 23]
id_alunos_backend = [17, 31, 23, 59]

# ao criar uma lista contendo uma cópia dos alunos front e acrescentando os alunos de back...
id_alunos_fullstack = id_alunos_frontend.copy()
id_alunos_fullstack.extend(id_alunos_backend)
id_alunos_fullstack

# ...o resultado é a união das listas, porém ocorre repetição dos alunos que estão em ambas as turmas
[12, 31, 47, 23, 17, 31, 23, 59]

• .copy() método que cria a cópia de uma lista já existente e retorna uma nova lista
• .extend() método que adiciona todos os elementos de um iterável ao final da lista

Se a ideia é filtrar itens iguais, pode-se utilizar o set que é uma coleção de dados únicos. Set utiliza chaves {} para referenciar conjuntos. Por padrão, um conjunto não possui ordem nos elementos.

# utilizando chaves, cria-se um conjunto não ordenado com os itens da lista uma única vez
id_alunos_frontend = {12, 31, 47, 23}
id_alunos_backend = {17, 31, 23, 59}

# o set une esses conjuntos e faz a interseção dos elementos iguais
for aluno in set(id_alunos_fullstack):
    print(aluno)

# o resultado ainda é a união das listas, mas é feita uma interseção dos elementos, sem repetição
12, 31, 47, 23, 17, 59

# é possível ainda fazer uma comparação com o operador "ou"
usuarios_data_science | usuarios_machine_learning

# isso retorna a união dos conjuntos de elementos
{12, 17, 23, 31, 47, 59}

Mais operações de conjuntos

Usos comuns para conjuntos incluem a verificação eficiente da existência de objetos e a eliminação de itens duplicados. Conjuntos também suportam operações matemáticas como união, interseção, diferença e diferença simétrica.

• Para criar um conjunto vazio precisa, necessariamente, usar a função set().
• Para criar um dicionário vazio ou uma estrutura de dados pode usar chaves {}.

# realizando operações com conjuntos
usuarios_data_science = {15, 23, 43, 56}
usuarios_machine_learning = {13, 23, 56, 42}

usuarios_data_science | usuarios_machine_learning   # "| = ou" equivale a união dos conjuntos
{13, 15, 23, 42, 43, 56}

usuarios_data_science & usuarios_machine_learning   # "& = e" equivale a interseção dos conjuntos
{23, 56}

usuarios_data_science - usuarios_machine_learning   # "-" remove números que se repetem no outro conjunto
{15, 43}

usuarios_data_science ^ usuarios_machine_learning   # "^" equivale ao "ou" só que remove os repetidos
{13, 15, 42, 43}

2. Operações

Outro tipo de conjunto e conjuntos de outros tipos

É possível modificar o conjunto em tempo real. Porém, ao invés de utilizar .append(), já que conjuntos não possuem índice e o append adiciona ao final da lista. No set utiliza-se o .add() para adicionar um elemento ao conjunto, sem se preocupar com a ordem dos elementos.

• Lembrando que ao adicionar um elemento que já existe, a lista não será alterada.

Assim como as listas e diferente das tuplas, os conjuntos são mutáveis. Podendo adicionar, remover, alterar e limpar um conjunto existente. Contudo, existe um tipo de conjunto que é imutável, o frozenset(), seu conteúdo não pode ser alterado depois da criação, podendo ser utilizado como chave de dicionário ou elemento de outro conjunto para comparações e operações.

Então o frozenset() também faz parte do nosso dia a dia, quando queremos trabalhar com elementos e conjuntos, podemos acabar optando agora por listas, por tuplas, às vezes arrays ou arrays do numPy, que é mais comum, às vezes vamos utilizar um conjunto, às vezes um conjunto congelado imutável.

usuarios = {1, 5, 76, 34, 52, 13, 17}

usuarios.add(13)    # o 13 já está no conjunto
usuarios.add(75)

usuarios = frozenset(usuarios)  # conjunto fechado

usuarios.add(36)    # o frozenset não deixa adicionar elementos

Conjuntos podem ser utilizados com strings e com objetos também, não só com números inteiros. Utilizando a função .split() pode-se quebrar todo o texto em partes, gerando uma lista de palavras. É possível, inclusive, transformar esse texto em um conjunto. Nesse caso, palavras repetidas será removidas.

meu_texto = "Bem vindo meu nome é Guilherme eu gosto muito de nomes e tenho o meu cachorro e gosto muito de cachorro"

meu_texto.split()       # quebra o texto da lista em pedaços
set(meu_texto.split())  # quebra o texto e transforma em conjunto, então não repete palavras

3. Dicionários

Trabalhando com dicionários

Dicionários são estruturas de dados usadas para armazenar dados em pares. Relacionados por chave : valor. É uma coleção ordenada, mutável e não permite duplicidade dos dados.

# criando o dicionário
car = {
  "brand": "Porsche",
  "model": "Carrera 911",
  "year": 1964
}

# identificando o conjunto como "dict"
type(car)

# identificando o valor "Porsche" através da chave
car["brand"]

# adiciona um elemento ao dicionário
car["color"] = blue

Mais operações com dicionários

Diferente de sequências que são indexadas por inteiros, dicionários são indexados por chaves (keys), que podem ser de qualquer tipo imutável (como strings e inteiros).

• dict cria um dicionário
• get verifica os elementos
• del remove um elemento
• in busca as chaves, não os valores
• keys retorna as chaves
• values retorna os valores
• items percorre linha a linha

# criando um dicionário pelo método "dict()"
car = dict(brand = "Porsche", model = "Carrera 911", year = 1964)

# buscando o valor "Carrera 911" pela sua chave e retorna 0 se não achar
car.get("model", 0)

# removendo um valor do dicionário
del car["color"]

# retorna "True" se existir a chave específicada
"year" in car

# retorna "False" porque não busca valores
1964 in car

# retorna um valor como "True"
1964 in car.values()

4. Variações de dicionários

Default dict

O defaultdict é uma subclasse da classe de dicionário que retorna um objeto semelhante a um dicionário. Diferente do dicionário comum, o defaultdict nunca gera um "KeyError". Ele fornece um valor padrão para a chave que não existe.

# importa o dicionário
from collections import defaultdict

# função que define um valor inexistente
def def_value():
  return "Not Present"

# criando o dicionário
d = defaultdict(def_value)
d["a"] = 1
d["b"] = 2

print(d["a"]) # retorna 1
print(d["b"]) # retorna 2
print(d["c"]) # retorna "Not present"

Algumas funções utilizadas em dicionários, formatam strings para um controle melhor do código:

• lower() devolve todos os caracteres em minúsculo
• upper() devolve todos os caracteres em maiúsculo
• split() quebra todo o texto em palavras
• replace() devolve uma cópia modificada do texto
• join função de concatenação de strings
• reverse função que inverte a direção da string

# lower to upper
string="python at guru99"
print(string.upper())

# upper to lower
string="PYTHON AT GURU99"
print(string.lower())

# split
word="guru99 career guru99"		
print(word.split(' '))

# replace
oldstring = 'I like Guru99' 
newstring = oldstring.replace('like', 'love')
print(newstring)

# join
print(":".join("Python"))

# reverse
string="12345"		
print(''.join(reversed(string)))

Strings são imutáveis, então para verificar os itens que foram modificados pelo replace, deve-se criar uma nova lista a partir da original e imprimir a nova lista. No exemplo acima, a "oldstring" ainda contém o "like".

Counter

O defaultdict() funciona também como um contador, mas existe uma função específica para isso, o Counter(). O counter é uma subclasse do dicionário que serve para contar objetos. Sendo que os elementos desse objeto são armazenados como chaves e suas contagens armazenadas como valores.

# texto de exemplo, formatado em minúsculo
meu_texto = "Bem vindo meu nome é Guilherme eu gosto muito de nomes e tenho o meu cachorro e gosto muito de cachorro"
meu_texto = meu_texto.lower()

# utilizando o defaultdict para não retornar erro
# utilizando o int para retornar zero como valor padrão
aparicoes = defaultdict(int)

# fazendo um loop para contar as palavras do texto
for palavra in meu_texto.split():
    aparicoes[palavra] += 1
aparicoes

# utilizando o contador com o split tem-se o mesmo resultado
aparicoes = Counter(meu_texto.split())
aparicoes

5. Praticando

Colocando tudo em prática

Reforçando o aprendizado do módulo de dicionários e das coleções em Python. Adicionando, também, novas funções e operações possíveis de serem realizadas nos exercícios propostos.

• sum soma os caracteres do texto

# a partir de um texto qualquer em que se queira contar letras em minúsculo
aparicoes = Counter(texto1.lower())

# é possível somar os valores da quantidade de caracteres que aparecem no texto
total_de_caracteres = sum(aparicoes.values())

# e calcular a frequência com que esses caracteres aparecem e suas proporções
proporcoes = [(letra, frequencia / total_de_caracteres) for letra, frequencia in aparicoes.items()]

# criando um dicionário a partir disso e retornando nele os caracteres que mais aparecem
proporcoes = Counter(dict(proporcoes))
proporcoes.most_common(10)

# por fim, cria uma função que engloba todas as modificações, operações e formatações realizados
def analisa_frequencia_letras(texto):
    aparicoes = Counter(texto.lower())
    total_de_caracteres = sum(aparicoes.values())
    proporcoes = [(letra, frequencia / total_de_caracteres) for letra, frequencia in aparicoes.items()]
    proporcoes = Counter(dict(proporcoes))
    mais_comuns = proporcoes.most_common(10)
    for caractere, proporcao in mais_comuns:
        print("{} => {:.2f}%".format(caractere, proporcao * 100))

# para devolver as 10 letras que mais aparecem no texto e sua porcentagem de aparição
analisa_frequencia_letras(texto1)

Usando most_common passamos por parâmetro o número de elementos que queremos, no nosso caso foi 10. Ele vai nos retornar uma lista de tuplas com os elementos e suas devidas proporções.

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