Hogyan dolgozzunk Python halmazokkal és szótárakkal?

A Pythonban a halmazok (set) és szótárak (dict) két alapvető adatstruktúra, amelyek jelentős hatással vannak a programozás hatékonyságára. Míg a halmazok az adatok egyedi tárolására szolgálnak, a szótárak a kulcs-érték párokat kezelik. Mindkettő nagyon hasznos eszköz lehet a Python programozó számára, és gyakran használják őket a napi munkában.

A Python halmazok nem engedik meg az ismétlődő elemeket, és az adatokat nem rendezett módon tárolják. Ha egy elemet próbálunk hozzáadni egy már meglévő halmazhoz, az nem változtatja meg a halmaz tartalmát. Ezen kívül számos hasznos művelet végezhető el rajtuk, például a különbség, unió és metszet számítása. Például, ha van két halmazunk, s = {'a', 'b', 'c'} és n = set('abacd'), akkor az alábbi műveleteket végezhetjük el:

• Az unió (s | n) a két halmaz összes elemét tartalmazza, tehát: {'a', 'b', 'c', 'd'}.

• A metszet (s & n) csak azokat az elemeket tartalmazza, amelyek mindkét halmazban megtalálhatóak: {'a', 'b', 'c'}.

• A különbség (s - n) azokat az elemeket tartalmazza, amelyek csak az első halmazban találhatók: {}.

• Az exkluzív vagy (exclusive-or, s ^ n) pedig azokat az elemeket adja vissza, amelyek csak az egyik halmazban találhatók: {'d'}.

A halmazok tehát hatékony eszközök az adatok közötti összehasonlításra, és rendkívül hasznosak lehetnek, amikor egy programban az egyedi elemek kezelésére van szükség.

python
Copy code
dict1 = {'x': 1, 'y': 2}

python
Copy code
dict1.get('x')  # Visszaadja 1-et
dict1.get('z')  # Visszaadja None-t, nem hibát dob

Ha egy kulcs nem található a szótárban, a get() függvény alapértelmezett értéket is visszaadhat, például:

python
Copy code
dict1.get('z', 'nem található')  # 'nem található'

A szótárak egyik hasznos funkciója, hogy könnyedén eltávolíthatunk elemeket belőlük a del kulcsszóval:

python
Copy code
del dict1['x']

Ez az operáció törli az 'x' kulcshoz tartozó értéket. Ha nem létezik a kulcs, akkor KeyError hiba lép fel.

A szótárak iterálása is egyszerűen megoldható, és minden kulcshoz tartozó értéket hozzáférhetünk az items() függvény segítségével:

python
Copy code
for key, value in dict1.items():

    print(key, value)

Ez a ciklus minden egyes kulcs-érték párt kiír.

A Python szótárak OrderedDict típusú változata is elérhető, amely biztosítja, hogy a kulcsok sorrendje az őket hozzáadásuk sorrendjének megfelelően maradjon. Az alapértelmezett szótárakban a kulcsok sorrendje nem garantált. Az OrderedDict használatával viszont megőrizhetjük az elemek eredeti sorrendjét, ami hasznos lehet olyan esetekben, amikor az adatbázisban tárolt információk sorrendje számít.

A szótárak másik érdekes tulajdonsága, hogy képesek komplex típusokat is tárolni értékként, például listákat vagy halmazokat. Az alábbi példa mutatja, hogyan tárolhatunk listát egy szótár értékeként:

python
Copy code
from collections import defaultdict
d = defaultdict(list)
d['a'].append(1)
d['a'].append(2)
d['b'].append(4)

A defaultdict automatikusan létrehozza a szükséges értéktípusokat, ha még nem léteznek, ezzel megkönnyítve a komplex adatstruktúrák kezelését.

Mennyi a valószínűsége annak, hogy három vagy négy kockával 7-et vagy 11-et dobunk?

A három vagy négy kockával való dobás valószínűségének meghatározása alapvetően arra épül, hogy megvizsgáljuk, hány lehetséges kimenetele van a dobásnak, és ezek közül hány esetben érjük el a kívánt összegeket, jelen esetben a 7-et vagy 11-et. Az alábbiakban a három és négy kockával végzett dobás eseteit járjuk körül részletesen, hogy megértsük a valószínűségek kiszámításának folyamatát.

Ha három kockát dobunk, akkor a lehetséges kimenetelek száma a következő: mivel minden egyes kockának 6 oldalú, tehát 6 lehetőség van minden egyes kockán, így a három kocka dobásával összesen 6 * 6 * 6 = 216 lehetséges eredmény jöhet létre.

Most nézzük meg a 7-es és 11-es eredmények elérésének lehetőségeit. A 7-es összeg elérésére 15 lehetséges kombináció van. Ezek az alábbiak:

• 1 + 1 + 5

• 1 + 2 + 4

• 1 + 3 + 3

• 1 + 4 + 2

• 1 + 5 + 1

• 2 + 1 + 4

• 2 + 2 + 3

• 2 + 3 + 2

• 2 + 4 + 1

• 3 + 1 + 3

• 3 + 2 + 2

• 3 + 3 + 1

• 4 + 1 + 2

• 4 + 2 + 1

• 5 + 1 + 1

A 11-es összeghez 27 lehetséges kombináció létezik, például:

• 1 + 5 + 5

• 1 + 6 + 4

• 2 + 4 + 5

• 2 + 5 + 4

• 2 + 6 + 3

• 3 + 3 + 5

• 3 + 4 + 4

• 3 + 5 + 3

• 3 + 6 + 2

• 4 + 2 + 5

• 4 + 3 + 4

• 4 + 4 + 3

• 4 + 5 + 2

• 4 + 6 + 1

• 5 + 1 + 5

• 5 + 2 + 4

• 5 + 3 + 3

• 5 + 4 + 2

Összességében tehát 42 olyan eset van, amikor a kívánt eredmény (7 vagy 11) megszületik. Ezért a három kockával való dobás valószínűsége, hogy 7 vagy 11 lesz a végeredmény, a következő módon számolható ki:

Valószínűség = (Győztes kimenetek száma) / (Összes lehetséges kimenet) = 42 / 216 = 7 / 36.

Ez azt jelenti, hogy három kocka dobása esetén körülbelül 19,44% az esély arra, hogy 7-et vagy 11-et dobunk.

Ha négy kockával dobunk, akkor a lehetséges kimenetelek száma 6 * 6 * 6 * 6 = 1296 lesz. Az 7-es és 11-es összegekre vonatkozóan az alábbiakban számolhatjuk ki a lehetséges kombinációkat.

A 7-es összeghez 21 lehetséges kombináció létezik, például:

• 1 + 1 + 1 + 4

• 1 + 1 + 2 + 3

• 1 + 1 + 3 + 2

• 1 + 2 + 1 + 3

• 1 + 2 + 2 + 2

• 1 + 3 + 1 + 2

• 1 + 3 + 2 + 1

• 2 + 1 + 1 + 3

• 2 + 1 + 2 + 2

• 2 + 2 + 1 + 2

• 3 + 1 + 1 + 2

• 3 + 1 + 2 + 1

• 4 + 1 + 1 + 1

Az 11-es összeghez 39 lehetséges kombináció található, például:

• 1 + 5 + 5 + 5

• 1 + 6 + 4 + 4

• 1 + 6 + 5 + 3

• 2 + 4 + 5 + 5

• 2 + 5 + 4 + 5

• 2 + 5 + 5 + 4

• 2 + 6 + 3 + 4

• 2 + 6 + 4 + 3

• 3 + 3 + 5 + 5

• 3 + 4 + 4 + 5

• 3 + 4 + 5 + 4

• 3 + 5 + 3 + 5

• 3 + 5 + 4 + 4

• 3 + 5 + 5 + 3

• 3 + 6 + 2 + 4

• 3 + 6 + 3 + 3

• 3 + 6 + 4 + 2

• 4 + 2 + 5 + 5

• 4 + 3 + 4 + 5

• 4 + 3 + 5 + 4

Ezért a négy kockával való dobás esetén a győztes kimenetek száma 60, így a valószínűség kiszámítása a következőképpen történik:

Valószínűség = (Győztes kimenetek száma) / (Összes lehetséges kimenet) = 60 / 1296 = 5 / 108.

Ez azt jelenti, hogy négy kockával való dobás esetén körülbelül 4,63% eséllyel dobunk 7-et vagy 11-et.

Hogyan dolgozzunk a szövegekkel és dátumokkal Pythonban?

A Python nyújtotta lehetőségek közül az egyik legfontosabb a szövegek kezelésének sokoldalúsága. A szöveges adatkezelés különböző funkciók és eszközök segítségével történhet, amelyek egyszerűsítik és hatékonyabbá teszik a szövegek módosítását, formázását és kiírását. Az alábbiakban a szövegek feldolgozására, a felesleges karakterek eltávolítására, valamint a dátumok kezelésére vonatkozó alapvető Python funkciókat és technikákat mutatunk be.

A replace() függvény segítségével könnyedén módosíthatjuk a szövegeket. Például, ha egy szövegben a „is a” kifejezést szeretnénk „was a”-ra cserélni, ezt egyszerűen megtehetjük az alábbi módon:

python
Copy code
text = 'This is a text string with abc'
text = text.replace('is a', 'was a')
print(text)

A fenti kód kimenete a következő lesz:
This was a text string with abc

python
Copy code
text = '   leading and trailing white space   '
print('text1:', 'x', text, 'y')
text = text.lstrip()
print('text2:', 'x', text, 'y')
text = text.rstrip()
print('text3:', 'x', text, 'y')

Az eredmény így néz ki:
text1: x leading and trailing white space y
text2: x leading and trailing white space y
text3: x leading and trailing white space y

python
Copy code
import re
text = 'a    b'
a = text.replace(' ', '')
b = re.sub('\s+', ' ', text)
print(a)
print(b)

A fenti kód eredménye:
ab
a b

python
Copy code
import sys
write = sys.stdout.write
write('123')
write('123456789')

Ennek a kódnak a kimenete:
123123456789

python
Copy code
text = 'Hello World'
print(text.ljust(20))
print(text.rjust(20))
print(text.center(20))

Ezen kívül a format() függvénnyel is igazíthatunk szövegeket, megadva a kívánt szélességet és az igazítás típusát:

python
Copy code
print(format(text, '>20'))

print(format(text, '<20'))
print(format(text, '^20'))

A dátumokkal való munka Pythonban szintén rendkívül egyszerű, mivel a datetime modul gazdag funkcionalitást kínál a dátumok kezelésére. Az alábbi példákban különböző dátumformátumokat és műveleteket mutatunk be, például a jelenlegi dátum és idő megjelenítését, valamint az eltelt idő kiszámítását:

python
Copy code
import time

import datetime
print("Current date and time:", datetime.datetime.now())
print("Current year:", datetime.date.today().strftime("%Y"))

Ha dátumokat szeretnénk összehasonlítani vagy műveleteket végezni rajtuk, akkor a timedelta objektumot használhatjuk. Az alábbi példa bemutatja, hogyan adhatunk hozzá időt két dátumhoz és hogyan számíthatjuk ki az eltelt napok számát:

python
Copy code
from datetime import timedelta
a = timedelta(days=2, hours=6)
b = timedelta(hours=4.5)
c = a + b
print(c.days)
print(c.total_seconds())

python
Copy code
try:
    x = 4
    y = 'abc'
    z = x + y
except:
    print('cannot add incompatible types:', x, y)

A kivételek kezelése lehetővé teszi, hogy a program ne omoljon össze, hanem megfelelően reagáljon a hibaüzenetekre.