Python集合的基础操作

目录

• 1、集合
• 2、创建集合
• 3、集合的运算
  • 3.1 成员运算
  • 3.2 交并差运算
  • 3.3 比较运算
• 4、集合的方法
• 5、不可变集合

1、集合

Python中的集合和数学上的集合基本是没有区别的，是无序的，即不可以使用索引访问的，集合中是不能出现重复元素的。

2、创建集合

在Python中创建集合使用花括号{}字面量的方式，或者使用set()来创建一个集合。使用{}中必须至少含一个元素，创建空集合不能使用{}，这样创建的是空字典，应该使用set()的方式来创建一个集合。

# 使用字面量方法创建集合
set1 = {"Hello", "World"}
print(type(set1), set1)  # <class 'set'> {'World', 'Hello'}
# print(set1[1]) # TypeError: 'set' object does not support indexing

# 使用set()的方式创建
set2 = set("hello")  # {'l', 'o', 'h', 'e'}集合会去掉重复的元素，即"l"
print(set2)

# 创建空集合
set3 = {}
set4 = set()
print(type(set3), type(set4))  # <class 'dict'>字典 <class 'set'>

list1 = [1, 2, 3, 4, 3, 5, 1, 3]
# 将列表转换为集合
set6 = set(list1)
print(type(set6), set6)  # <class 'set'> {1, 2, 3, 4, 5}

# 使用生成列生成列表
set5 = {num for num in range(20) if num % 3 == 0}
print(set5)  # {0, 3, 6, 9, 12, 15, 18}

# 遍历循环
for ch in set5:
    print(ch)

注意：集合中的元素为不可变的类型，如整数、浮点、字符串、元组等，也就是说可变类型不能作为元组的元素，集合本身也是可变类型，所以集合不能够作为集合中的元素。

3、集合的运算

集合数据类型拥有超多的运算符，包括成员运算、交集运算、并集运算、差集运算、比较运算（相等性、子集、超集）等。

3.1 成员运算

可以通过成员运算in和not in 检查元素是否在集合中，

示例代码如下：

set1 = {"你好", "Python", "这个是", "集合", "set"}
print("Python" in set1)  # True
print("您好" in set1)  # False
print("set" not in set1)  # False
print("list" not in set1)  # True

3.2 交并差运算

Python中的集合跟数学上的集合一样，可以进行交集、并集、差集等运算，而且可以通过运算符和方法调用两种方式来进行操作。

示例代码如下：

set1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
set2 = {2, 4, 6, 8, 10}

# 交集(咱俩都有的)
# 方法一: 使用 & 运算符
print(set1 & set2)                # {2, 4, 6}
# 方法二: 使用intersection方法
print(set1.intersection(set2))    # {2, 4, 6}

# 并集（咱俩加在一起）
# 方法一: 使用 | 运算符
print(set1 | set2)         # {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10}
# 方法二: 使用union方法
print(set1.union(set2))    # {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10}

# 差集（我不要你有的）
# 方法一: 使用 - 运算符
print(set1 - set2)              # {1, 3, 5, 7}
# 方法二: 使用difference方法
print(set1.difference(set2))    # {1, 3, 5, 7}

# 对称差（咱俩不要你的和我的，只要专一的）
# 方法一: 使用 ^ 运算符
print(set1 ^ set2)                        # {1, 3, 5, 7, 8, 10}
# 方法二: 使用symmetric_difference方法
print(set1.symmetric_difference(set2))    # {1, 3, 5, 7, 8, 10}
# 方法三: 对称差相当于两个集合的并集减去交集
print((set1 | set2) - (set1 & set2))      # {1, 3, 5, 7, 8, 10}

集合的交集、并集、差集运算还可以跟赋值运算一起构成复合运算，

示例代码如下：

set1 = {1, 3, 5, 7}
set2 = {2, 4, 6}
# 将set1和set2求并集再赋值给set1
# 也可以通过set1.update(set2)来实现
set1 |= set2  # set1 = set1 | set2
print(set1)    # {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
set3 = {3, 6, 9}
# 将set1和set3求交集再赋值给set1
# 也可以通过set1.intersection_update(set3)来实现
set1 &= set3  # set1 = set1 & set3
print(set1)    # {3, 6}

3.3 比较运算

两个集合可以用==和!=进行相等性判断，如果两个集合中的元素完全相同，那么==比较的结果就是True，否则就是False；!=则反之。

如果集合A的所有的元素也是集合B的元素，就称为A是B的子集，B是A的超集；如果集合A的子级且不等于集合B，那就称为A是B的真子级。判断子集和超集的运算符为<和>。示例代码↓

set1 = {1, 3, 5}
set2 = {1, 2, 3, 4, 5}
set3 = set2
# <运算符表示真子集，<=运算符表示子集
print(set1 < set2, set1 <= set2)    # True True
print(set2 < set3, set2 <= set3)    # False True
# 通过issubset方法也能进行子集判断
print(set1.issubset(set2))      # True
print(set2.issubset(set2))      # True
# issubset方法和<=运算符是等价的

# 反过来可以用issuperset或>运算符进行超集判断
print(set2.issuperset(set1))    # True
print(set2 > set1)              # True

4、集合的方法

集合属于可变列类型，可以通过集合类型的方法对集合的元素进行修改，

示例代码：

# 创建一个空集合
set1 = set()

# 通过add()方法为集合添加元素
set1.add(1)
set1.add(2)
print(set1)  # {1, 2}

# 通过update()给集合添加元素
set1.update({1, 2, 3, 4, 5})
print(set1)  # {1, 2, 3, 4, 5} 元素在集合中已存在，该元素只会出现一次

# 通过discard()方法删除指定元素
set1.discard(4)
set1.discard(2)
set1.discard(22)  # 集合里面没有不会出错
print(set1)  # {1, 3, 5}

# 通过remove()方法删除指定元素
# set1.remove(6) # KeyError: 6,使用remove()方法删除指定元素时先做成员运算就不会出错了
if 6 in set1:
    set1.remove(6)

# pop方法可以从集合中随机删除一个元素并返回该元素
print(set1.pop())  # 1 本次剔除的是1

# clear方法可以清空整个集合
set1.clear()
print(type(set1))  # <class 'set'>
print(set1)    # set()

# 通过isdisjoint()方法判断两个集合有没有重复的元素，有返回False没有则返回Ture
set2 = {"Hello", "World"}
set3 = {"Hello", "一碗周"}
set4 = {"Hi", "Python"}
print(set2.isdisjoint(set3))  # False
print(set2.isdisjoint(set4))  # True

5、不可变集合

Python中还有一种不可变类型的集合，名字叫frozenset，于集合的区别就跟列表和元组的区别一样。除了不能添加和删除元素，frozenset在其他方面跟set基本是一样的。

示例代码：

set1 = frozenset({1, 3, 5, 7})
set2 = frozenset(range(1, 6))
print(set1 & set2)    # frozenset({1, 3, 5})
print(set1 | set2)    # frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 7})
print(set1 - set2)    # frozenset({7})
print(set1 < set2)    # False

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