Aufgaben-Python/g09_dictionaries_und_sets

Kapitel G09: Dictionaries & Sets (Mengen) 📖🎯

Schulabgleich: Thema 15.0 (Dictionaries und Mengen)

Herzlich willkommen zu Kapitel G09! In diesem Kapitel lernst du zwei unverzichtbare Datenstrukturen kennen, die in modernen Python-Programmen tagtäglich eingesetzt werden: Dictionaries (Schlüssel-Wert-Zuordnungen) und Sets (Mengen ohne Duplikate).

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🗃️ 1. Dictionaries: Die Karteikasten-Analogie

Ein Dictionary (abgekürzt dict) speichert Daten als Schlüssel-Wert-Paare (key: value).

Stell dir einen klassischen Karteikasten oder ein Wörterbuch vor:

• Wenn du nach dem Wort "Schmetterling" suchst (der Key / Schlüssel), findest du die englische Übersetzung "Butterfly" (der Value / Wert).
• Während eine Python-Liste Elemente über einen numerischen Index (liste[0], liste[1]) abruft, greift ein Dictionary über beliebige eindeutige Schlüssel (meist Texte oder Zahlen) zu!

         [ DICTIONARY: telefonbuch ]
┌────────────────────────┬────────────────────────┐
│  SCHLÜSSEL (Key)       │  WERT (Value)          │
├────────────────────────┼────────────────────────┤
│  "Anna"                │  "0171-123456"         │
│  "Ben"                 │  "0160-987654"         │
│  "Clara"               │  "0151-555666"         │
└────────────────────────┴────────────────────────┘

Grundlegende Syntax:

# Dictionary erstellen:
kontakt = {
    "name": "Anna",
    "alter": 23,
    "ort": "Berlin"
}

# Zugriff über Schlüssel:
print(kontakt["name"])  # "Anna"

# Neuen Eintrag hinzufügen oder bestehenden ändern:
kontakt["email"] = "anna@example.com"
kontakt["alter"] = 24

# Eintrag entfernen:
del kontakt["ort"]
# oder mit Rückgabewert:
entfernter_wert = kontakt.pop("email")

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🛡️ 2. Sicherer Datenzugriff: dict[key] vs. dict.get(key, default)

Ein häufiger Absturzgrund in Python ist der direkte Zugriff auf einen nicht existierenden Schlüssel:

benutzer = {"name": "Max"}

# 💥 ABSTURZ:
print(benutzer["telefon"])  # KeyError: 'telefon'

# ✅ SICHER:
telefon = benutzer.get("telefon", "Keine Nummer hinterlegt")
print(telefon)  # Gibt "Keine Nummer hinterlegt" aus, OHNE Absturz!

Goldene Regel: Wenn du nicht zu 100% sicher bist, ob ein Schlüssel im Dictionary vorkommt, nutze immer .get() mit einem sinnvollen Standardwert!

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🔄 3. Über Dictionaries iterieren: .keys(), .values(), .items()

Python bietet drei praktische Methoden für Schleifen:

preise = {"Apfel": 0.80, "Banane": 1.20, "Mango": 2.50}

# 1. Nur Schlüssel durchlaufen:
for frucht in preise.keys(): # oder einfach: for frucht in preise:
    print(frucht)

# 2. Nur Werte durchlaufen:
for preis in preise.values():
    print(f"{preis:.2f} €")

# 3. Schlüssel UND Werte gleichzeitig (sehr nützlich!):
for frucht, preis in preise.items():
    print(f"{frucht}: {preis:.2f} €")

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🎟️ 4. Sets (Mengen): Die Club-Türsteher-Analogie

Ein Set (set) ist eine ungeordnete Sammlung von eindeutigen Elementen.

Stell dir einen strengen Club-Türsteher vor:

• Jeder Gast darf nur ein einziges Mal auf die Gästeliste.
• Wenn jemand versucht, sich ein zweites Mal anzustellen, winkt der Türsteher ab: "Du bist schon drin!"
• Im Club gibt es keine feste Reihenfolge (Sets haben keinen Index set[0]).

# Set mit geschweiften Klammern erstellen:
farben = {"rot", "grün", "blau", "rot", "grün"}
print(farben)  # Ausgabe: {'rot', 'blau', 'grün'} (Duplikate automatisch entfernt!)

# Schnelle Zugehörigkeitsprüfung mit 'in' (extrem schnell in O(1)):
if "rot" in farben:
    print("Rot ist dabei!")

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🧮 5. Mathematische Mengenoperationen mit Sets

Sets glänzen bei mathematischen Mengen-Vergleichen:

Operation	Operator	Methode	Beschreibung
Schnittmenge	A & B	A.intersection(B)	Elemente, die in beiden Mengen vorkommen
Vereinigung	A | B	A.union(B)	Alle Elemente aus beiden Mengen (ohne Duplikate)
Differenz	A - B	A.difference(B)	Elemente, die in A, aber nicht in B sind
Symmetrische Differenz	A ^ B	A.symmetric_difference(B)	Elemente in A oder B, aber nicht in beiden

schueler_kurs_a = {"Anna", "Ben", "Clara"}
schueler_kurs_b = {"Ben", "Daniel", "Clara", "Emma"}

# Wer ist in beiden Kursen? (Schnittmenge)
beide = schueler_kurs_a & schueler_kurs_b
print("In beiden Kursen:", beide)  # {'Ben', 'Clara'}

# Alle Schüler insgesamt? (Vereinigung)
alle = schueler_kurs_a | schueler_kurs_b
print("Alle Schüler:", alle)  # {'Anna', 'Ben', 'Clara', 'Daniel', 'Emma'}

# Wer ist nur in Kurs A? (Differenz)
nur_a = schueler_kurs_a - schueler_kurs_b
print("Nur in Kurs A:", nur_a)  # {'Anna'}

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⚠️ Häufige Stolperfallen

1. Leeres Set vs. Leeres Dictionary:
   • {} erzeugt ein leeres Dictionary, KEIN Set!
   • Um ein leeres Set zu erstellen, schreibe immer: mein_set = set().
2. Keine veränderlichen Typen (Lists) als Keys oder Set-Elemente:
   • Dictionaries-Schlüssel und Set-Elemente müssen hashbar (unveränderlich) sein (Strings, Zahlen, Tuples). Listen [1, 2] sind verboten (TypeError: unhashable type: 'list').
3. Reihenfolge bei Sets:
   • Sets garantieren keine feste Reihenfolge. Wenn du Duplikate aus einer Liste entfernen und dabei die Reihenfolge beibehalten willst, musst du dir mit einer Hilfsmenge (seen = set()) und einer Ergebnisliste behelfen.

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🎯 Deine Aufgaben in aufgabe.py

Öffne g09_dictionaries_und_sets/aufgabe.py und implementiere:

1. TODO 1 (woerter_haeufigkeit): Zähle die Häufigkeit jedes Wortes in einem Text (in Kleinbuchstaben, ohne Satzzeichen).
2. TODO 2 (telefonbuch_suche): Suche sicher mit .get() eine Nummer im Telefonbuch (Rückgabe: Nummer oder "Nicht gefunden").
3. TODO 3 (gemeinsame_interessen): Finde die Hobbys, die zwei Personen gemeinsam haben (Schnittmenge &).
4. TODO 4 (entferne_duplikate_behalte_reihenfolge): Filtere Duplikate aus einer Liste, behalte die Reihenfolge des ersten Auftretens bei.

Testen:

python3 test_aufgabe.py

Sobald alle 9 Tests mit OK durchlaufen, bist du bereit für Kapitel G10!