python编程 ：第十五节课：玩转你的“标签库” – 字典进阶与综合应用

第十五课：玩转你的“标签库” – 字典进阶与综合应用

• 时长: 90 分钟
• 教学目标:
  • 复习字典的基本操作（创建、通过键访问/修改、添加/删除键值对、遍历键/值/项目）。
  • 学习更安全地访问字典中的值（使用 .get() 方法）。
  • 掌握如何使用循环遍历字典的键值对，并结合条件判断进行筛选和统计。
  • 练习将字典与列表、循环、条件判断等结构结合，解决需要通过“标签”查找数据的问题。
  • 通过综合练习，巩固字典的使用，并理解何时选择字典（需要通过唯一标识查找数据）而不是列表。

课程内容

1. 复习与引入 (10 分钟)

• 复习: 快速回顾上一节课字典的基础知识：字典是用 {} 创建的，它存储键值对，通过键来访问值，键是唯一的且不可变，列表用索引，字典用键。如何创建、访问、修改、添加、删除键值对，如何遍历键、值、键值对。
• 提出问题: 老师提问：“上次我们知道了可以用名字（键）查分数（值）。但如果我查一个字典里根本没有的名字怎么办？比如查‘小芳’的分数，我们的程序就会报错。有没有更‘温柔’的方法，让程序不报错，而是告诉我们‘没有这个人’或者给一个默认值？”
• 引出 .get() 方法: 这就需要学习字典更安全、更灵活的访问方式。
• 引出综合应用: 我们已经知道如何用循环遍历列表并筛选，那怎么遍历字典，找出分数及格的学生？怎么找出价格低于 5 元的商品？这些就需要把循环和条件判断和字典结合起来。

2. 更安全地访问字典的值 – .get() (15 分钟)

• [] 访问的缺点: 使用方括号 字典[键] 访问值很方便，但是如果键不存在，程序就会停止并报错（KeyError）。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 95}
  # print(student_scores["小刚"]) # 运行这里会报错！
  print("程序到这里就停了。")
  

• .get() 方法: 字典提供了一个 .get(键, 默认值) 方法，用来获取指定键的值。
  • 如果键存在，它就返回对应的值。
  • 如果键不存在，它不会报错，而是返回 None (默认值，表示“空”)，或者返回你指定的那个“默认值”。
• 语法: 字典变量.get(键) 或 字典变量.get(键, 默认值)。

  student_scores = {"小明": 85, "小红": 95}
  
  # 访问存在的键
  score_xiaoming = student_scores.get("小明")
  print("小明的分数是:", score_xiaoming) # 结果是 85
  
  # 访问不存在的键 (返回 None)
  score_xiaogang = student_scores.get("小刚")
  print("小刚的分数是:", score_xiaogang) # 结果是 None
  
  # 访问不存在的键，并指定默认值 (例如，如果找不到，就认为是 0 分)
  score_xiaoli = student_scores.get("小丽", 0)
  print("小丽的分数是:", score_xiaoli) # 结果是 0
  
  # 结合 if 判断
  if student_scores.get("小芳") is None: # 判断返回的是不是 None
      print("字典中没有小芳的信息。")
  

  （可以简单解释 is None 的用法，判断一个值是不是 None）

• 动手实践: 学生创建一个字典，尝试用 [] 访问一个不存在的键，看到报错。 然后使用 .get() 方法访问存在的键、不存在的键（不带默认值和带默认值），观察结果。

3. 结合循环和条件判断处理字典 (20 分钟)

• 遍历键值对 .items() 和条件判断: 我们最常用 for key, value in dictionary.items(): 来遍历字典的每一个键值对。在循环体内部，可以使用 if 语句根据键或值进行判断、筛选或统计。
• 示例：筛选分数及格的学生:

  print("--- 找出及格的学生 ---")
  student_scores = {"小明": 85, "小红": 95, "小刚": 58, "小丽": 70, "小强": 45}
  pass_score = 60
  
  print(f"及格分数线：{pass_score}分")
  print("及格的学生有：")
  for name, score in student_scores.items():
      if score >= pass_score:
          print(f"{name} ({score} 分)")
  

• 示例：查找特定价格的商品:

  print("--- 找出价格低于 5 元的商品 ---")
  product_prices = {"苹果": 2.5, "面包": 5.0, "鸡蛋": 1.2, "牛奶": 3.0, "饼干": 6.5}
  
  print("价格低于 5 元的商品：")
  for product, price in product_prices.items():
      if price < 5.0:
          print(f"{product}: {price} 元")
  

• 示例：统计符合条件的数量:

  print("--- 统计分数超过 90 分的学生数量 ---")
  student_scores = {"小明": 85, "小红": 95, "小刚": 58, "小丽": 70, "小强": 92}
  excellent_count = 0
  
  for name, score in student_scores.items():
      if score > 90:
          excellent_count = excellent_count + 1 # 或者 excellent_count += 1
  
  print(f"分数超过 90 分的学生有：{excellent_count} 个")
  

• 动手实践: 学生编写代码，在一个字典中找出所有值大于某个数的键值对并打印。 在一个字典中，统计所有键的长度大于某个数的键值对有多少对。

4. 字典与列表的结合应用 (20 分钟)

• 列表中的字典: 列表的元素可以是字典。这常用于存储多个记录，每个记录是一个字典，用键值对表示一条信息的不同属性。

  # 创建一个学生信息列表，每个学生是一个字典
  students = [
      {"name": "小明", "age": 12, "score": 85},
      {"name": "小红", "age": 13, "score": 95},
      {"name": "小刚", "age": 12, "score": 78}
  ]
  
  print(students[0]) # 访问第一个学生的信息 (一个字典)
  print(students[1]["name"]) # 访问第二个学生的姓名 (通过索引访问列表元素，再通过键访问字典的值)
  

• 字典中的列表: 字典的值可以是列表。例如，一个键对应一个列表，列表里存放多个相关的值。

  # 创建一个科目及对应的分数列表的字典
  student_grades = {
      "小明": [85, 90, 92],
      "小红": [95, 88, 100],
      "小刚": [78, 80, 85]
  }
  
  print(student_grades["小红"]) # 获取小红的所有分数 (一个列表)
  print(student_grades["小刚"][0]) # 获取小刚的第一个分数 (通过键访问字典，再通过索引访问列表元素)
  

• 结合遍历和条件判断处理复杂结构:

  print("--- 统计每个学生的平均分 ---")
  student_grades = {
      "小明": [85, 90, 92],
      "小红": [95, 88, 100],
      "小刚": [78, 80, 85]
  }
  
  for name, scores_list in student_grades.items():
      # 对于每一个学生 (键 name)，获取他们的分数列表 (值 scores_list)
      total_score = sum(scores_list)
      average_score = total_score / len(scores_list)
      print(f"{name} 的平均分是：{average_score:.2f}")
  
  print("--- 找出所有年龄大于 12 岁的学生姓名 ---")
  students = [
      {"name": "小明", "age": 12, "score": 85},
      {"name": "小红", "age": 13, "score": 95},
      {"name": "小刚", "age": 12, "score": 78},
      {"name": "小丽", "age": 14, "score": 90}
  ]
  for student_dict in students: # 遍历列表，每个元素是学生字典
      if student_dict["age"] > 12: # 访问字典中的 'age' 键进行判断
          print(student_dict["name"]) # 打印学生的姓名
  

• 动手实践: 学生创建一个列表，里面包含几个描述商品的字典（包含商品名、价格、库存等信息）。遍历列表，找出价格低于某个值的商品信息并打印。

5. 课堂综合练习 (20 分钟)

让学生独立完成以下综合练习：

• 练习 1: 创建一个字典，模拟一个简单的商品库存：键是商品名称（字符串），值是库存数量（整数）。
  • 打印出所有库存数量小于 10 的商品名称和数量。
  • 让用户输入一个商品名称和一个购买数量，如果库存足够，则更新库存数量并打印“购买成功，剩余库存：[剩余数量]”；如果库存不足，打印“库存不足”。

    inventory = {"铅笔": 20, "橡皮": 5, "笔记本": 15, "尺子": 8}
    # TODO: 打印低库存商品
    # TODO: 获取用户输入商品和数量
    # TODO: 检查库存并处理购买逻辑 (结合 .get() 或 in + [])
    

• 练习 2: 创建一个列表，其中每个元素都是一个字典，表示一道选择题：包含 ‘question’ (题目), ‘options’ (选项列表), ‘answer’ (正确答案，比如 ‘A’, ‘B’, ‘C’ 或 ‘D’)。
  • 遍历这个题目列表，打印每一道题目和选项。
  • （可选：可以简单实现让用户输入答案，并判断是否正确）。

    questions = [
    {"question": "1+1等于几？", "options": ["A. 1", "B. 2", "C. 3"], "answer": "B"},
    {"question": "太阳从哪边升起？", "options": ["A. 东边", "B. 西边", "C. 南边"], "answer": "A"}
    # TODO: 可以再加几道题
    ]
    # TODO: 遍历题目列表
    # TODO: 打印题目和选项
    

6. 总结与提问 (5 分钟)

• 回顾: 回顾本节课内容：.get() 方法的安全访问，如何结合循环和条件判断处理字典中的键值对（筛选、统计），字典与列表的相互嵌套应用，以及如何根据问题选择合适的数据结构。
• 提问:
  • 使用 字典[键] 访问值有什么风险？ .get() 方法有什么好处？
  • 如何遍历字典的所有键和值，并只打印值大于 90 的项？
  • 如何表示一个班级所有学生的信息列表，每个学生有姓名、年龄、性别等多个属性？（列表里放字典）
  • 如何表示一个学生的各科成绩，通过科目名称快速找到成绩？（字典的值放列表）
• 答疑: 回答学生问题。

7. 布置课后作业 (5 分钟)

• 作业 1: 创建一个字典，存放一些国家的名称和它们的人口数量。计算并打印出所有国家的人口总数。找出并打印人口数量超过 1 亿的国家名称和人口。
• 作业 2: 编写一个程序，统计一个英文句子中每个字母出现的次数（不区分大小写，只统计字母，忽略其他符号）。使用一个字典来存储结果，键是字母，值是次数。例如句子“Hello World!”，结果字典可能是 {'h': 1, 'e': 1, 'l': 3, 'o': 2, 'w': 1, 'r': 1, 'd': 1}。（提示：遍历字符串，使用 .lower() 转换为小写，判断是否是字母，如果是，更新字典中的计数，可以使用 .get(letter, 0) + 1）。
• 作业 3: 创建一个列表，存放一些表示学生的字典，每个字典包含 ‘name’ 和 ‘score’ 键。编写一个函数 get_highest_score_student(student_list)，接收这个列表作为参数，返回分数最高的学生的姓名和分数（可以返回一个字典或元组）。在主程序中调用函数并打印结果。
• 作业 4: (选做) 扩展课堂练习 2 的选择题程序。让用户输入答案，并判断对错，打印提示信息。可以统计用户答对了多少题，并在最后打印总得分。