Python 集合

提示

1. 集合的独特性和多样性：Python 集合存储独特且不重复的元素，支持多种数据类型，但不包括可变类型如列表和字典。
2. 集合操作的灵活性：集合支持多种操作，包括添加和移除元素、集合的并集、交集、差集和对称差，以及检查集合间的关系（如子集、超集）。
3. 集合的无序和可变性：集合是无序的，无法通过索引访问；它们是可变的，可进行动态修改，例如添加或删除元素。

集合是一个独特数据的集合。也就是说，集合的元素不能重复。例如，

假设我们想存储关于学生 ID 的信息。由于学生 ID 不能重复，我们可以使用集合。

在 Python 中创建集合

在 Python 中，我们通过将所有元素放在花括号 {} 内并用逗号分隔来创建集合。

一个集合可以有任意数量的项，并且它们可能是不同类型的（整数、浮点数、元组、字符串等）。但是集合不能有可变元素，如列表、集合或字典作为其元素。

让我们看一个例子，

# 创建一个整型集合
student_id = {112, 114, 116, 118, 115}
print('学生 ID:', student_id)

# 创建一个字符串类型的集合
vowel_letters = {'a', 'e', 'i', 'o', 'u'}
print('元音字母:', vowel_letters)

# 创建一个混合数据类型的集合
mixed_set = {'Hello', 101, -2, 'Bye'}
print('混合数据类型的集合:', mixed_set)

输出

学生 ID: {112, 114, 115, 116, 118}
元音字母: {'u', 'a', 'e', 'i', 'o'}
混合数据类型的集合: {'Hello', 'Bye', 101, -2}

在上面的示例中，我们通过将所有元素放在花括号 {} 内来创建了不同类型的集合。

注意：当你运行这段代码时，可能会得到不同的顺序。这是因为集合没有特定的顺序。

在 Python 中创建空集合

创建一个空集合有点棘手。空花括号 {} 将在 Python 中创建一个空字典。

要创建一个没有任何元素的集合，我们使用没有任何参数的 set() 函数。例如，

# 创建一个空集合
empty_set = set()

# 创建一个空字典
empty_dictionary = { }

# 检查 empty_set 的数据类型
print('empty_set 的数据类型:', type(empty_set))

# 检查 empty_dictionary 的数据类型
print('empty_dictionary 的数据类型', type(empty_dictionary))

输出

empty_set 的数据类型: <class 'set'>
empty_dictionary 的数据类型 <class 'dict'>

这里，

• empty_set - 使用 set() 创建的空集合
• empty_dictionary - 使用 {} 创建的空字典

最后我们使用了 type() 函数来知道 empty_set 和 empty_dictionary 分别属于哪个类。

集合中的重复项

让我们看看如果我们试图在集合中包含重复项会发生什么。

numbers = {2, 4, 6, 6, 2, 8}
print(numbers) # {8, 2, 4, 6}

这里，我们可以看到集合中没有重复的项，因为集合不能包含重复项。

在 Python 中添加和更新集合项

集合是可变的。然而，由于它们是无序的，索引没有意义。

我们不能使用索引或切片访问或更改集合的一个元素。集合数据类型不支持它。

向 Python 集合中添加项

在 Python 中，我们使用 add() 方法向集合添加一个项。例如，

numbers = {21, 34, 54, 12}

print('初始集合:',numbers)

# 使用 add() 方法
numbers.add(32)

print('更新后的集合:', numbers)

输出

初始集合: {34, 12, 21, 54}
更新后的集合: {32

, 34, 12, 21, 54}

在上面的示例中，我们创建了一个名为 numbers 的集合。注意这行，

numbers.add(32)

这里，add() 将 32 添加到我们的集合中。

更新 Python 集合

update() 方法用于使用其他集合类型（列表、元组、集合等）更新集合。例如，

companies = {'Lacoste', 'Ralph Lauren'}
tech_companies = ['apple', 'google', 'apple']

companies.update(tech_companies)

print(companies)

# 输出：{'google', 'apple', 'Lacoste', 'Ralph Lauren'}

这里，tech_companies 的所有独特元素都被添加到 companies 集合中。

从集合中移除元素

我们使用 discard() 方法从集合中移除指定元素。例如，

languages = {'Swift', 'Java', 'Python'}

print('初始集合:',languages)

# 从集合中移除 'Java'
removedValue = languages.discard('Java')

print('使用 remove() 后的集合:', languages)

输出

初始集合: {'Python', 'Swift', 'Java'}
使用 remove() 后的集合: {'Python', 'Swift'}

这里，我们使用了 discard() 方法从 languages 集合中移除 'Java'。

集合的内置函数

内置函数如 all(), any(), enumerate(), len(), max(), min(), sorted(), sum() 等常用于集合，用于执行不同的任务。

函数	描述
all()	如果集合的所有元素都为真（或集合为空），则返回 True。
any()	如果集合的任何元素为真，则返回 True。如果集合为空，则返回 False。
enumerate()	返回枚举对象。它包含集合中所有项的索引和值作为一对。
len()	返回集合中的元素数量（项数）。
max()	返回集合中的最大项。
min()	返回集合中的最小项。
sorted()	从集合中的元素返回一个新的排序列表（不对集合本身进行排序）。
sum()	返回集合中所有元素的总和。

在 Python 中遍历集合

fruits = {"Apple", "Peach", "Mango"}

# for 循环访问每个水果
for fruit in fruits:
    print(fruit)

输出

Mango
Peach
Apple

查找集合元素数量

我们可以使用 len() 方法来查找集合中元素的数量。例如，

even_numbers = {2,4,6,8}
print('集合:',even_numbers)

# 查找元素数量
print('总元素数量:', len(even_numbers))

输出

集合: {8, 2, 4, 6}
总元素数量: 4

这里，我们使用了 len() 方法来查找集合中元素的数量。

Python 集合操作

Python 集合提供了不同的内置方法来执行数学集合操作，如并集、交集、差集和对称差。

两个集合的并集

两个集合 A 和 B 的并集包括集合 A 和 B 的所有元素。

我们使用 | 运算符或 union() 方法来执行集合并集操作。例如，

# 第一个集合
A = {1, 3, 5}

# 第二个集合
B = {0, 2, 4}

# 使用 | 进行并集操作
print('使用 | 进行并集:', A | B)

# 使用 union() 进行并集操作
print('使用 union() 进行并集:', A.union(B))

输出

使用 | 进行并集: {0, 1, 2, 3, 4, 5}
使用 union() 进行并集: {0, 1, 2, 3, 4, 5}

注意：A|B 和 union() 相当于集合运算 A ⋃ B。

集合交集

两个集合 A 和 B 的交集包括集合 A 和 B 之间的共同元素。

在 Python 中，我们使用 & 运算符或 intersection() 方法来执行集合交集操作。例如，

# 第一个集合
A = {1, 3, 5}

# 第二个集合
B = {1, 2, 3}

# 使用 & 进行交集操作
print('使用 & 进行交集:', A & B)

# 使用 intersection() 进行交集操作
print('使用 intersection() 进行交集:', A.intersection(B))

输出

使用 & 进行交集: {1, 3}
使用 intersection() 进行交集: {1, 3}

注意：A&B 和 intersection() 相当于集合运算 A ⋂ B。

两个集合的差集

两个集合 A 和 B 的差集包括集合 A 中不在集合 B 上的元素。

我们使用 - 运算符或 difference() 方法来执行两个集合之间的差集操作。例如，

# 第一个集合
A = {2, 3, 5}

# 第二个集合
B = {1, 2, 6}

# 使用 & 进行差集操作
print('使用 & 进行差集:', A - B)

# 使用 difference() 进行差集操作
print('使用 difference() 进行差集:', A.difference(B))

输出

使用 & 进行差集: {3, 5}
使用 difference() 进行差集: {3, 5}

注意：A - B 和 A.difference(B) 相当于集合运算 A - B。

两个集合的对称差

两个集合 A 和 B 的对称差包括集合 A 和 B 的所有元素，但不包括共同元素。

在 Python 中，我们使用

^ 运算符或 symmetric_difference() 方法来执行两个集合之间的对称差操作。例如，

# 第一个集合
A = {2, 3, 5}

# 第二个集合
B = {1, 2, 6}

# 使用 & 进行对称差操作
print('使用 ^ 进行对称差:', A ^ B)

# 使用 symmetric_difference() 进行对称差操作
print('使用 symmetric_difference() 进行对称差:', A.symmetric_difference(B))

输出

使用 ^ 进行对称差: {1, 3, 5, 6}
使用 symmetric_difference() 进行对称差: {1, 3, 5, 6}

检查两个集合是否相等

我们可以使用 == 运算符来检查两个集合是否相等。例如，

# 第一个集合
A = {1, 3, 5}

# 第二个集合
B = {3, 5, 1}

# 使用 & 进行差集操作
if A == B:
    print('集合 A 和集合 B 相等')
else:
    print('集合 A 和集合 B 不相等')

输出

集合 A 和集合 B 相等

在上面的示例中，A 和 B 有相同的元素，所以条件

if A == B

计算结果为 True。因此，在 if 语句内的 print('集合 A 和集合 B 相等') 被执行。

其他 Python 集合方法

Python 集合有许多方法，其中一些我们在上文已经使用过了。下面是一个列表，列出了可用于集合对象的所有方法：

方法	描述
add()	向集合添加一个元素
clear()	移除集合中的所有元素
copy()	返回集合的一个副本
difference()	返回两个或更多集合的差集作为一个新集合
difference_update()	从这个集合中移除另一个集合的所有元素
discard()	如果元素是集合的成员，则从集合中移除该元素。（如果元素不在集合中则不执行任何操作）
intersection()	返回两个集合的交集作为一个新集合
intersection_update()	使用其自身和另一个集合的交集更新集合
isdisjoint()	如果两个集合没有交集，则返回 True
issubset()	如果另一个集合包含这个集合，则返回 True
issuperset()	如果这个集合包含另一个集合，则返回 True
pop()	移除并返回集合中任意一个元素。如果集合为空，则引发 KeyError
remove()	从集合中移除一个元素。如果该元素不是成员，则引发 KeyError
symmetric_difference()	返回两个集合的对称差作为一个新集合
symmetric_difference_update()	使用其自身和另一个集合的对称差更新集合
union()	返回在一个新集合中的多个集合的并集
update()	使用其自身和其他集合的并集更新集合