Глава 5. Словари: карточка ученика и группировка по предметам

Задача главы: научиться хранить разнородные данные одного ученика в словаре по именованным полям, безопасно доставать значения, обходить словарь и накапливать в нём группировки — а также разбираться во вложенных структурах, которые моделируют настоящую выгрузку из журнала.

5.1 Карточка ученика: `dict`, доступ по ключу, добавление и изменение полей

Зачем это нужно. У списка из главы Списки есть позиция, но нет имени поля — «третий элемент» ничего не говорит о смысле. Карточке ученика нужны названные поля: имя, группа, баллы по предметам. Для этого в Python есть словарь — коллекция пар «ключ → значение».

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {
  'name': 'Иванов Иван',
  'group': 'А-101',
  'math': 78,
  'physics': 88,
}

print(student['name'])          # Иванов Иван — доступ по ключу, а не по позиции

# В карточку добавили ещё один предмет — просто новый ключ
student['chemistry'] = 65
print(student)                  # {'name': ..., 'group': ..., 'math': 78, 'physics': 88, 'chemistry': 65}

# Ученик пересдал физику — значение по существующему ключу перезаписывается
student['physics'] = 95
print(student['physics'])       # 95 — старый балл затёрт

// Output:

Одна и та же операция присваивания (dict[key] = value) добавляет новое поле, если такого ключа не было, и заменяет значение, если ключ уже существовал, — Python сам решает, что нужно, по факту наличия ключа.

⚠️ Подводный камень

Обращение по ключу, которого нет в словаре, не возвращает «пусто» или None — оно ломает программу.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {
  'name': 'Иванов Иван',
  'group': 'А-101',
  'math': 78,
  'physics': 88,
}

# Хотим посмотреть балл по литературе, но такого предмета ученик не сдавал
literature_score = student['literature']

// Output:

Traceback (most recent call last):
  File "report.py", line 7, in <module>
    literature_score = student['literature']
KeyError: 'literature'

Ошибка	Что значит для Python	Человеческий перевод
`KeyError`	«Ключа `'literature'` в словаре нет»	В карточке ученика нет этого поля — предмет не сдавался, либо в названии ключа опечатка. Прямое обращение `dict[key]` требует гарантии, что ключ существует.

Правильный паттерн

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {
  'name': 'Иванов Иван',
  'group': 'А-101',
  'math': 78,
  'physics': 88,
}

literature_score = student.get('literature', 0)      # нет ключа — подставляем 0
print(literature_score)                                # 0, программа не упала

literature_score_or_none = student.get('literature')  # без второго аргумента — None вместо ошибки
print(literature_score_or_none)                        # None

// Output:

Пояснение логики: .get(key, default) устроен как вопрос «а если такого ключа нет?» — вместо падения он тихо возвращает значение по умолчанию. Для обязательных полей (например, 'name' — карточка без имени бессмысленна) прямое обращение dict[key] даже полезно: KeyError сразу укажет на кривую запись. А вот для необязательных полей вроде отдельных предметов .get() — стандартный безопасный выбор.

5.2 Обход словаря: `.keys()`, `.values()`, `.items()`

Зачем это нужно. Часто нужно не значение одного конкретного поля, а вся карточка целиком — вывести её построчно в отчёт или просуммировать все баллы, не перечисляя предметы по имени вручную.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {
  'name': 'Иванов Иван',
  'group': 'А-101',
  'math': 78,
  'physics': 88,
}

print(student.keys())      # dict_keys(['name', 'group', 'math', 'physics'])
print(student.values())    # dict_values(['Иванов Иван', 'А-101', 78, 88])
print(student.items())     # dict_items([('name', 'Иванов Иван'), ('group', 'А-101'), ...])

# .items() отдаёт сразу пару «ключ, значение» — удобно для построчного вывода
for field, value in student.items():
  print(f'{field}: {value}')

// Output:

⚠️ Подводный камень

Обход for x in dict по умолчанию перебирает ключи, а не значения. На отдельной карточке ученика это не бросается в глаза, но на словаре «предмет → балл» ломает расчёт.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

subject_scores = {'math': 78, 'physics': 88, 'chemistry': 65}

total_score = 0
for grade in subject_scores:      # кажется естественным: "for grade in баллы"
  total_score += grade          # а grade на самом деле — 'math', 'physics', 'chemistry'

// Output:

Traceback (most recent call last):
  File "report.py", line 5, in <module>
    total_score += grade
TypeError: unsupported operand type(s) for +=: 'int' and 'str'

Ошибка	Что значит для Python	Человеческий перевод
`TypeError`	«Нельзя сложить `int` и `str`»	`for grade in subject_scores` перебирает названия предметов (ключи), а не баллы (значения). Переменная `grade` на самом деле хранила строку `'math'`.

Правильный паттерн

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

subject_scores = {'math': 78, 'physics': 88, 'chemistry': 65}

total_score = 0
for score in subject_scores.values():   # явно просим значения
  total_score += score

print(total_score)     # 231

// Output:

Пояснение логики: for x in dict — это сокращение для for x in dict.keys(), поведение задано языком, а не ошибка интерпретатора. Если нужны значения — .values(), если нужны и ключ, и значение вместе — .items(). Явное имя метода избавляет от догадок о том, что именно лежит в переменной цикла.

5.3 Группировка по предметам: накопление в словаре, `setdefault()`

Зачем это нужно. Реальная выгрузка из журнала — это плоский список записей «ученик, предмет, балл», а не готовая карточка. Чтобы посчитать средний балл по каждому предмету, записи нужно сгруппировать — накопить баллы по ключу-предмету.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

journal_records = [
  ('Иванов Иван', 'math', 78),
  ('Смирнова Ольга', 'math', 92),
  ('Иванов Иван', 'physics', 88),
  ('Смирнова Ольга', 'physics', 95),
]

scores_by_subject = {}

for name, subject, score in journal_records:
  # для нового предмета создаём пустой список, для уже встречавшегося — берём существующий
  scores_by_subject.setdefault(subject, []).append(score)

print(scores_by_subject)     # {'math': [78, 92], 'physics': [88, 95]}

// Output:

setdefault(key, default) — это одна операция вместо «проверить, есть ли ключ, и если нет — создать его»: если ключа не было, он появляется со значением default и тут же возвращается; если ключ уже был, возвращается его текущее значение, ничего не перезаписывая.

💡 На заметку: В профессиональной аналитике для автосоздания списков также часто используют defaultdict(list) из встроенного модуля collections — его мы мельком коснёмся в Главе 12.

⚠️ Подводный камень

Словарь нельзя менять по составу ключей прямо во время обхода for key in dict — ни добавлять, ни удалять.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

scores_by_subject = {'math': [78, 92], 'physics': []}

for subject in scores_by_subject:
  if not scores_by_subject[subject]:          # пустой список — предмет без единой оценки
      del scores_by_subject[subject]           # чистим по ходу обхода

// Output:

Traceback (most recent call last):
  File "report.py", line 4, in <module>
    for subject in scores_by_subject:
RuntimeError: dictionary changed size during iteration

Ошибка	Что значит для Python	Человеческий перевод
`RuntimeError`	«Размер словаря изменился во время обхода»	Внутри `for subject in scores_by_subject` удалили ключ из этого же словаря. Python отслеживает состав ключей во время цикла и не разрешает его менять «под ногами».

Правильный паттерн

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

scores_by_subject = {'math': [78, 92], 'physics': []}

for subject in list(scores_by_subject):     # list() — независимый снимок ключей на момент старта
  if not scores_by_subject[subject]:
      del scores_by_subject[subject]

print(scores_by_subject)     # {'math': [78, 92]}

// Output:

Пояснение логики: list(scores_by_subject) создаёт отдельный список ключей — точно так же, как [:] в главе Списки создавал независимую копию списка. Цикл теперь идёт по этой копии, а сам словарь можно спокойно менять внутри тела цикла: копия уже не следит за его текущим составом.

5.4 Вложенные структуры: словарь словарей и список словарей как модель выгрузки

Зачем это нужно. Настоящая выгрузка — это обычно много учеников, и у каждого несколько полей. Такую структуру моделируют либо списком словарей (одна запись — один словарь, порядок как в файле), либо словарём словарей (быстрый доступ по ФИО без перебора).

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

students = [
  {'name': 'Иванов Иван', 'group': 'А-101', 'math': 78, 'physics': 88},
  {'name': 'Смирнова Ольга', 'group': 'А-101', 'math': 92, 'physics': 95},
]

# список словарей — естественно обходится циклом, порядок как в исходном файле
for student in students:
  print(f"{student['name']}: математика {student['math']}")

students_by_name = {
  'Иванов Иван': {'group': 'А-101', 'math': 78, 'physics': 88},
  'Смирнова Ольга': {'group': 'А-101', 'math': 92, 'physics': 95},
}

# словарь словарей — быстрый доступ по ФИО, два ключа подряд: сначала ученик, потом поле
print(students_by_name['Иванов Иван']['math'])    # 78

// Output:

⚠️ Подводный камень

Чем глубже вложенность, тем легче потерять счёт уровням — обратиться на один уровень глубже, чем есть на самом деле.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {'name': 'Иванов Иван', 'group': 'А-101', 'math': 78}

# Перепутали уровень вложенности: ждали структуру "ученик -> поля", а тут одна плоская карточка
math_score = student['name']['math']

// Output:

Traceback (most recent call last):
  File "report.py", line 4, in <module>
    math_score = student['name']['math']
TypeError: string indices must be integers

Ошибка	Что значит для Python	Человеческий перевод
`TypeError`	«У строки нет индекса `'math'`, строки индексируются числами»	`student['name']` — это уже строка `'Иванов Иван'`, а не вложенный словарь. Обращение `['math']` к ней означает попытку взять срез строки по текстовому ключу. Сигнал: структура на самом деле на один уровень площе, чем предполагалось в коде.

Правильный паттерн

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

student = {'name': 'Иванов Иван', 'group': 'А-101', 'math': 78}

math_score = student['math']     # предмет — поле того же уровня, что и имя
print(math_score)                # 78

// Output:

Пояснение логики: перед тем как писать data[key1][key2], стоит явно проверить (например, через print(type(data[key1]))), что data[key1] — действительно ещё один словарь, а не строка или число. Вложенность оправдана, только когда за первым ключом реально стоит вторая коллекция.

5.5 Мини-словарик ошибок пятой главы

Ошибка	Что значит для Python	Человеческий перевод
`KeyError`	«Такого ключа нет в словаре»	Обратились к полю, которого нет в карточке, — опечатка в названии или предмет не сдавали. Для необязательных полей используйте `.get(key, default)`.
`TypeError` (сложение)	«Нельзя сложить `int` и `str`»	Обход `for x in dict` даёт ключи, а не значения — для сумм и средних нужен `.values()`.
`TypeError` (вложенность)	«У строки нет индекса-строки»	Перепутан уровень вложенности: обратились как к словарю словарей туда, где на самом деле одна плоская карточка.
`RuntimeError`	«Размер словаря изменился во время обхода»	Добавили или удалили ключ прямо в цикле `for key in dict`. Сначала соберите снимок ключей `list(dict)`, потом меняйте словарь.
— (тихая ошибка)	«Разным ключам присвоен один и тот же изменяемый объект по умолчанию»	Список-накопитель, переданный вторым аргументом в несколько вызовов `setdefault()`, — это один и тот же объект в памяти: пополнение через один ключ видно и у другого.

Последняя строка — самая незаметная, потому что traceback здесь не появляется вовсе, программа просто считает неверно:

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

empty_list = []
scores_by_subject = {}

for subject in ['math', 'physics']:
  scores_by_subject.setdefault(subject, empty_list).append(100)

print(scores_by_subject)
# {'math': [100, 100], 'physics': [100, 100]} — оба предмета делят один и тот же список!

// Output:

Причина та же, что и с backup = original в главе Списки: empty_list — не «шаблон нового списка», а конкретный объект, и оба ключа получили ссылку на один и тот же список. Исправление — создавать новый список прямо в вызове: scores_by_subject.setdefault(subject, []), без переменной-прослойки. ⚠️ Похожая ловушка с изменяемым значением по умолчанию поджидает в главе Функции — там она прячется в аргументах функции.

Мини-кейс: свод по предметам — средний балл и доля сдавших по каждому

Задача: по плоским записям журнала (ученик, предмет, балл) сгруппировать баллы по предметам и для каждого предмета посчитать средний балл и долю сдавших порог.

// PYTHON_EXECUTOR (Pyodide Wasm)

# 1. Сбор данных
journal_records = [
  {'name': 'Иванов Иван', 'subject': 'math', 'score': 78},
  {'name': 'Смирнова Ольга', 'subject': 'math', 'score': 92},
  {'name': 'Ким Юрий', 'subject': 'math', 'score': 45},
  {'name': 'Иванов Иван', 'subject': 'physics', 'score': 88},
  {'name': 'Смирнова Ольга', 'subject': 'physics', 'score': 95},
  {'name': 'Ким Юрий', 'subject': 'physics', 'score': 55},
]

pass_threshold = 60

# 2. Расчёты
scores_by_subject = {}

for record in journal_records:
  subject = record['subject']
  score = record['score']
  scores_by_subject.setdefault(subject, []).append(score)

subject_summary = {}

for subject, scores in scores_by_subject.items():
  average_score = sum(scores) / len(scores)

  passed_count = 0
  for score in scores:
      if score >= pass_threshold:
          passed_count += 1
  pass_rate = passed_count / len(scores)

  subject_summary[subject] = {'average': average_score, 'pass_rate': pass_rate}

# 3. Вывод итогового отчёта
print('--- Свод по предметам ---')
for subject, summary in subject_summary.items():
  print(f"{subject}: средний балл {summary['average']:.1f}, сдали {summary['pass_rate']:.0%}")

// Output:

--- Свод по предметам ---
math: средний балл 71.7, сдали 67%
physics: средний балл 79.3, сдали 67%

Что получилось: setdefault(subject, []) избавил от отдельной проверки «уже встречался этот предмет или нет» при сборе scores_by_subject. Результат — словарь словарей: внешний ключ — предмет, внутренний словарь — пара метрик average и pass_rate, из которого готовая строка отчёта достаётся по имени поля, а не по позиции. ⚠️ Если бы в записи журнала отсутствовал ключ 'score' (кривая строка выгрузки), record['score'] упал бы с KeyError ещё на шаге расчётов — устойчивый разбор такой выгрузки ждёт в главе Ошибки и исключения.

Чек-лист главы

Дальше: Множества и кортежи

Глава 5. Словари: карточка ученика и группировка по предметам

5.1 Карточка ученика: dict, доступ по ключу, добавление и изменение полей

⚠️ Подводный камень

Правильный паттерн

5.2 Обход словаря: .keys(), .values(), .items()

⚠️ Подводный камень

Правильный паттерн

5.3 Группировка по предметам: накопление в словаре, setdefault()

⚠️ Подводный камень

Правильный паттерн

5.4 Вложенные структуры: словарь словарей и список словарей как модель выгрузки

⚠️ Подводный камень

Правильный паттерн

5.5 Мини-словарик ошибок пятой главы

Мини-кейс: свод по предметам — средний балл и доля сдавших по каждому

Чек-лист главы

5.1 Карточка ученика: `dict`, доступ по ключу, добавление и изменение полей

5.2 Обход словаря: `.keys()`, `.values()`, `.items()`

5.3 Группировка по предметам: накопление в словаре, `setdefault()`