Swift: Tutorial de Sets e Dicionários do Swift

Um Set é como um saco de bolinhas coloridas — uma de cada cor, misturadas sem ordem específica. Um Dicionário é como uma agenda telefônica — encontre um número rapidamente pelo nome. Esta lição aborda ambas as poderosas estruturas de dados.

1. O Que Você Vai Aprender

• Criar e manipular Sets, incluindo interseção, união e outras operações
• Criar e manipular Dicionários para armazenamento de chave-valor
• Entender o protocolo Hashable e tipos personalizados como chaves
• Usar Sets para desduplicação eficiente e verificações de pertinência
• Percorrer e modificar Dicionários com métodos comuns

2. Uma História Real de um Engenheiro Back-End

(1) Problema: 500 linhas de if-else para desduplicação de tags de usuário — dolorosamente lento

Bob está construindo um sistema de perfil de usuário. Cada usuário tem múltiplas tags (ex.: "VIP", "SensivelAPromocoes", "AltoGasto") e ele precisa de operações extensivas de conjuntos: encontrar usuários que são tanto VIP quanto de alto gasto, mesclar tags antigas e novas, excluir tags bloqueadas. Ele começou com arrays e desduplicação baseada em laços:

let oldTags = ["VIP", "HighSpender", "NewUser"]
let newTags = ["VIP", "PromoSensitive", "HighSpender"]
var merged: [String] = []
for tag in oldTags + newTags {
    if !merged.contains(tag) {
        merged.append(tag)
    }
}

200.000 usuários x algoritmo O(n^2) = CPU do servidor no máximo por 20 minutos. Bob recebeu reclamações da equipe de operações.

(2) A Solução com Set e Dicionário

let oldTags: Set = ["VIP", "HighSpender", "NewUser"]
let newTags: Set = ["VIP", "PromoSensitive", "HighSpender"]
let merged = oldTags.union(newTags)
let common = oldTags.intersection(newTags)
print("Merged: \(merged)")
print("Common: \(common)")

(3) Resultado: 20 minutos → 0,5 segundos

3. Sets

Um Set é uma coleção não ordenada de elementos únicos. Arrays se preocupam com "ordem e repetição"; Sets se preocupam com "unicidade e pertinência".

graph TB
    A[Conjunto A] --- B["{1, 2, 3}"]
    C[Conjunto B] --- D["{2, 3, 4}"]
    E[União] --- F["{1, 2, 3, 4}"]
    G[Interseção] --- H["{2, 3}"]
    I[Diferença Simétrica] --- J["{1, 4}"]
    K[Subtração] --- L["A - B = {1}"]

graph TB
    A[Conjunto A] --- B["{1, 2, 3}"]
    C[Conjunto B] --- D["{2, 3, 4}"]
    E[União] --- F["{1, 2, 3, 4}"]
    G[Interseção] --- H["{2, 3}"]
    I[Diferença Simétrica] --- J["{1, 4}"]
    K[Subtração] --- L["A - B = {1}"]

(1) Criando e Operações Básicas

var fruits: Set<String> = ["Apple", "Banana", "Orange"]
fruits.insert("Apple")
fruits.insert("Grape")
fruits.remove("Banana")
print(fruits.contains("Apple"))
print(fruits.count)

(2) Operações de Conjunto

let a: Set = [1, 2, 3, 4, 5]
let b: Set = [4, 5, 6, 7, 8]
print("Union: \(a.union(b).sorted())")
print("Intersection: \(a.intersection(b).sorted())")
print("A - B: \(a.subtracting(b).sorted())")
print("Symmetric Diff: \(a.symmetricDifference(b).sorted())")

▶ Exemplo: Sistema de Gerenciamento de Tags de Usuário

// ============================================
// Managing user tags with Sets
// ============================================
var userTags: Set<String> = ["VIP", "NewUser", "HighSpender"]
let campaignTags: Set = ["VIP", "PromoSensitive"]
let excludeTags: Set = ["Inactive", "Fraud"]
userTags.insert("iOSUser")
userTags.insert("VIP")
let targetUsers = campaignTags.subtracting(excludeTags)
print("Target tags: \(targetUsers)")
let vipHighSpender = userTags.intersection(["VIP", "HighSpender"])
print("VIP high spenders: \(vipHighSpender)")
let allActive = userTags.union(campaignTags).subtracting(excludeTags)
print("All active tags: \(allActive.sorted())")

Saída:

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Target tags: ["VIP", "PromoSensitive"]
VIP high spenders: ["VIP", "HighSpender"]
All active tags: ["HighSpender", "iOSUser", "NewUser", "PromoSensitive", "VIP"]

4. Dicionários

Um Dicionário é uma coleção não ordenada de pares chave-valor, cada chave mapeando unicamente para um valor. Ideal para cenários de "consulta por nome".

graph TB
    A[Dicionário] --> B["Chave: Maçã -> Valor: 3"]
    A --> C["Chave: Banana -> Valor: 5"]
    A --> D["Chave: Laranja -> Valor: 2"]
    B --> E[Consulta O(1) por chave]

graph TB
    A[Dicionário] --> B["Chave: Maçã -> Valor: 3"]
    A --> C["Chave: Banana -> Valor: 5"]
    A --> D["Chave: Laranja -> Valor: 2"]
    B --> E[Consulta O(1) por chave]

(1) Criando e Modificando

var scores: [String: Int] = [:]
var populations = [
    "New York": 8_336_817,
    "Los Angeles": 3_979_576,
    "Chicago": 2_693_976
]
populations["Houston"] = 2_320_268
populations["New York"] = 8_400_000
populations["Chicago"] = nil
if let nyPopulation = populations["New York"] {
    print("NY population: \(nyPopulation)")
}

(2) Percorrendo Dicionários

let capitals = [
    "USA": "Washington DC",
    "UK": "London",
    "Japan": "Tokyo",
    "France": "Paris"
]
for (country, city) in capitals {
    print("\(country): \(city)")
}
print("Countries: \(capitals.keys.sorted())")
print("Capitals: \(capitals.values.sorted())")

### ▶ Exemplo: Gerenciamento de Estoque
```swift
// ============================================
// Managing inventory with Dictionary
// ============================================
var inventory: [String: Int] = [
    "Laptop": 15,
    "Mouse": 50,
    "Keyboard": 30
]
inventory["Monitor"] = 10
inventory["Mouse"]! += 20
if let laptopStock = inventory["Laptop"], laptopStock > 0 {
    inventory["Laptop"] = laptopStock - 1
    print("Shipped 1 Laptop")
}
let product = "Tablet"
if let stock = inventory[product] {
    print("\(product): \(stock) units")
} else {
    print("\(product) not found in inventory")
}
print("\n=== Inventory Report ===")
for (product, quantity) in inventory {
    let status = quantity < 20 ? "Low stock" : "In stock"
    print("\(product): \(quantity) units -- \(status)")
}

Saída:

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Enviado 1 Notebook
Tablet não encontrado no estoque

=== Relatório de Estoque ===
Notebook: 14 unidades -- Estoque baixo
Mouse: 70 unidades -- Em estoque
Teclado: 30 unidades -- Em estoque
Monitor: 10 unidades -- Estoque baixo

5. Protocolo Hashable e Coleções Aninhadas

As chaves de Dicionário e os elementos de Set devem estar em conformidade com o protocolo Hashable — o Swift usa valores hash para consulta rápida.

(1) Tipos Personalizados como Chaves

struct Product: Hashable {
    let id: Int
    let name: String
}
var cart: [Product: Int] = [:]
let laptop = Product(id: 1001, name: "Laptop")
cart[laptop] = 2
print("Cart items: \(cart.count)")

(2) Coleções Aninhadas: Dicionário de Sets

var cityTags: [String: Set<String>] = [
    "Paris": ["Eiffel Tower", "Louvre"],
    "Tokyo": ["Shibuya", "Sensoji"]
]
cityTags["Paris"]?.insert("Arc de Triomphe")
cityTags["London"] = ["Big Ben", "Tower Bridge"]
for (city, landmarks) in cityTags {
    print("\(city): \(landmarks.sorted().joined(separator: ", "))")
}

▶ Exemplo: Estatísticas de Grupos de Usuários

// ============================================
// User group stats with Dictionary and Set
// ============================================
let userLanguages: [String: Set<String>] = [
    "Alice": ["Swift", "Python", "JavaScript"],
    "Bob": ["Python", "Java", "Go"],
    "Charlie": ["Swift", "Kotlin", "JavaScript"],
    "Diana": ["Java", "C#", "Python"]
]
let swiftUsers = userLanguages.filter { $0.value.contains("Swift") }
print("Swift developers: \(swiftUsers.count)")
let allLanguages = userLanguages.values.reduce([]) { $0.union($1) }
print("All languages: \(allLanguages.sorted())")
let fullStack = userLanguages.filter { $0.value.count >= 3 }
for (name, langs) in fullStack {
    print("Full stack: \(name) -- \(langs.sorted().joined(separator: ", "))")
}

Saída:

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Swift developers: 2
All languages: ["C#", "Go", "Java", "JavaScript", "Kotlin", "Python", "Swift"]
Full stack: Alice -- JavaScript, Python, Swift
Full stack: Charlie -- JavaScript, Kotlin, Swift
Full stack: Diana -- C#, Java, Python

6. Exemplo Completo: Sistema de Marcação de Perfis de Usuário

// ============================================
// User profile tagging system
// Combining Set and Dictionary concepts
// ============================================
import Foundation
struct UserProfile: Hashable {
    let id: Int
    let name: String
    var tags: Set<String>
}
var users: [Int: UserProfile] = [
    1: UserProfile(id: 1, name: "Alice", tags: ["VIP", "HighSpender", "iOS"]),
    2: UserProfile(id: 2, name: "Bob", tags: ["NewUser", "Android"]),
    3: UserProfile(id: 3, name: "Charlie", tags: ["VIP", "Android", "HighSpender"]),
    4: UserProfile(id: 4, name: "Diana", tags: ["iOS", "NewUser"])
]
let campaignTags: Set = ["VIP", "iOS"]
let excludeTags: Set = ["Fraud", "Inactive"]
var targetUserIds: Set<Int> = []
for (id, profile) in users {
    let effectiveTags = profile.tags.subtracting(excludeTags)
    if !effectiveTags.intersection(campaignTags).isEmpty {
        targetUserIds.insert(id)
    }
}
print("=== Campaign Target Users ===")
for id in targetUserIds.sorted() {
    if let user = users[id] {
        print("\(user.name) -- tags: \(user.tags.sorted().joined(separator: ", "))")
    }
}
print("\n=== Adding Tag: BetaTester ===")
for id in users.keys {
    users[id]?.tags.insert("BetaTester")
}
print("\n=== Tag Distribution ===")
var tagCounts: [String: Int] = [:]
for (_, profile) in users {
    for tag in profile.tags {
        tagCounts[tag, default: 0] += 1
    }
}
for (tag, count) in tagCounts.sorted(by: { $0.value > $1.value }) {
    print("\(tag): \(count) users")
}

Saída:

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=== Usuários Alvo da Campanha ===
Alice -- tags: AltoGasto, iOS, VIP
Charlie -- tags: AltoGasto, Android, VIP
Diana -- tags: iOS, NovoUsuario

=== Adicionando Tag: TestadorBeta ===

=== Distribuição de Tags ===
TestadorBeta: 4 usuários
Android: 2 usuários
AltoGasto: 2 usuários
iOS: 2 usuários
NovoUsuario: 2 usuários
VIP: 2 usuários

❓ Perguntas Frequentes

P: Como escolher entre Set e Array? R: Use Set quando precisar de unicidade, consulta rápida (O(1)) e não se importar com a ordem. Use Array quando precisar de ordenação, permitir duplicatas e acesso baseado em índice. P: O que um Dicionário retorna quando uma chave não é encontrada? R: Retorna nil (Optional). Sempre trate as consultas ao dicionário com if-let ou o operador ??. P: O que é Hashable e por que as chaves de Set e Dicionário precisam dele? R: Hashable significa que o tipo pode ser hasheado. O Swift usa valores hash para localizar elementos rapidamente (complexidade O(1)). Int, String e outros tipos básicos estão em conformidade com Hashable por padrão. P: O que devo observar ao usar uma struct personalizada como chave de dicionário? R: Deve estar em conformidade com Hashable. Se todas as propriedades armazenadas forem Hashable, o Swift sintetiza automaticamente o método hash. Caso contrário, implemente hash(into:) e == manualmente. P: O que as propriedades keys e values do Dicionário retornam? R: Retornam tipos de coleção — keys é Dictionary.Keys (usável como um Set), values é Dictionary.Values (usável como um Array). Ambos podem ser percorridos diretamente.

📖 Resumo

• Set é uma coleção não ordenada de elementos únicos, ideal para desduplicação e verificações de pertinência
• Set suporta operações de união, interseção, subtração e diferença simétrica
• Dicionário é uma coleção não ordenada de pares chave-valor; a leitura retorna Optional
• As chaves de Dicionário e os elementos de Set devem estar em conformidade com Hashable
• Adicione entradas ao dicionário atribuindo um valor; remova definindo como nil
• Coleções aninhadas (Dicionário de Sets) permitem modelagem de dados complexa

📝 Exercícios

1. Iniciante: Crie um Set com seus 5 livros favoritos. Verifique se "Programação Swift" está nele, adicione 2 novos livros e imprima o conjunto final.
2. Intermediário: Implemente um dicionário simples Inglês-Português usando Dicionário. Adicione 5 palavras com traduções, implemente uma função de consulta (entrada em inglês, retorno em português) e trate os casos em que uma palavra não é encontrada.
3. Desafio: Analise um conjunto de dados: ["Alice": ["Swift", "Python"], "Bob": ["Java", "Swift"], "Charlie": ["Python", "Go"], "Diana": ["Swift", "Go"]]. Encontre usuários que conhecem Swift mas não Go, usuários que conhecem Python ou Java, o conjunto de todas as linguagens (desduplicado) e a contagem de usuários por linguagem.

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