Python 集合（Set）

在本文中，您将学习关于Python集的所有内容;如何创建它们、添加或删除其中的元素，以及在Python中对集合执行的所有操作。

Python中的集合是什么？

集合是项目的无序集合。每个元素都是唯一的（没有重复项），并且必须是不可变的（不能更改）。

但是，集合本身是可变的。我们可以在其中添加或删除项目。

集合可用于执行数学集合运算，例如并集，交集，对称差等。

如何创建集合？

通过将所有项目（元素）放在大括号{}中并用逗号分隔或使用内置函数来创建集合set()。

它可以具有任意数量的项目，并且它们可以具有不同的类型（整数，浮点数，元组，字符串等）。但是集合不能具有可变元素（例如list，set或dictionary）作为其元素。

# 整数集
my_set = {1, 2, 3}
print(my_set)

# 混合数据类型集
my_set = {1.0, "Hello", (1, 2, 3)}
print(my_set)

也尝试以下示例。

# 无重复集合
# 输出: {1, 2, 3, 4}
my_set = {1,2,3,4,3,2}
print(my_set)

#set不能包含可变项
#这里[3，4]是可变列表
#如果您取消注释第12行，
#这将导致错误。
# TypeError: unhashable type: 'list'

#my_set = {1, 2, [3, 4]}

# 我们可以从列表中生成集合
# 输出: {1, 2, 3}
my_set = set([1,2,3,2])
print(my_set)

创建一个空集有点特殊。

空括号{}将在Python中创建一个空字典。为了建立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。

# 用{}初始化
a = {}

# 检查a的数据类型
# 输出: <class 'dict'>
print(type(a))

# 初始化使用 set()
a = set()

# 检查a的数据类型
# 输出: <class 'set'>
print(type(a))

如何在Python中更改集合？

集是可变的。但是由于它们是无序的，因此索引没有意义。

我们无法使用索引或切片来访问或更改集合的元素。集不支持它。

我们可以使用add()方法添加单个元素，使用update()方法添加多个元素。update()方法可以采用元组，列表，字符串或其他集合作为其参数。在所有情况下，都避免重复。

# 初始化 my_set
my_set = {1,3}
print(my_set)

# 如果取消注释第9行，
# 你会得到一个错误
# TypeError: 'set' object does not support indexing

#my_set[0]

# 增加一个元素
# 输出: {1, 2, 3}
my_set.add(2)
print(my_set)

# 增加多个元素
# 输出: {1, 2, 3, 4}
my_set.update([2,3,4])
print(my_set)

# 增加 list 和set
# 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 8}
my_set.update([4,5], {1,6,8})
print(my_set)

运行该程序时，输出为：

{1, 3}
{1, 2, 3}
{1, 2, 3, 4}
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 8}

如何从集合中删除元素？

可以使用discard()和remove()方法从集合中删除特定项目。

两者之间的唯一区别是，如果使用discard()，而项目不存在于集合中，则它保持不变。但是remove()在这种情况下会引发错误。

以下示例将说明这一点。

# 初始化 my_set
my_set = {1, 3, 4, 5, 6}
print(my_set)

# 抛弃一个元素
# 输出: {1, 3, 5, 6}
my_set.discard(4)
print(my_set)

# 移除已个元素
# 输出: {1, 3, 5}
my_set.remove(6)
print(my_set)

# 抛弃一个元素
# 没有出现在 my_set
# 输出: {1, 3, 5}
my_set.discard(2)
print(my_set)

# remove一个元素
# 没有出现在 my_set
# 如果没有注释#my_set.remove(2),
# 会抛出一个错误.
# Output: KeyError: 2

#my_set.remove(2)

同样，我们可以使用pop()方法删除并返回一个项目。

集合为无序，无法确定将弹出哪个项目。这是完全任意的。

我们还可以使用clear()方法删除集合中的所有项目。

# 初始化 my_set
# 输出: 唯一元素集
my_set = set("HelloWorld")
print(my_set)

# pop一个元素
# 输出: 随机元素
print(my_set.pop())

# pop 任意元素
# Output:随机元素
my_set.pop()
print(my_set)

# 清空 my_set
#输出: set()
my_set.clear()
print(my_set)

Python 集合操作

集合可用于执行数学集合运算，例如并集，交集，差和对称差。我们可以通过运算符或方法来实现。。

让我们考虑以下两组用于以下操作。

>>> A = {1, 2, 3, 4, 5}
>>> B = {4, 5, 6, 7, 8}

集合并集

A和B的并集是来自这两个集合的所有元素的集合。

并集是使用|操作符执行的。也可以使用union()方法来完成。

# 初始化 A 和 B
A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

# 使用 | 运算符
# 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}
print(A | B)

在Python shell上尝试以下示例。

# 使用union 函数
>>> A.union(B)
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

# 在B上使用并集函数
>>> B.union(A)
{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8}

集合相交

A和B的交集是在这两个集合中共有的一组元素。

交点使用&运算符执行。使用intersection()方法可以完成相同的操作。

# 初始化 A 和 B
A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

# 使用 & 运算符
# 输出 : {4, 5}
print(A & B)

在Python shell上尝试以下示例。

# 在A上使用交集函数
>>> A.intersection(B)
{4, 5}

# 在B上使用交集函数
>>> B.intersection(A)
{4, 5}

集合差异

A和B的差（A-B）是仅在A中但不在B中的一组元素。类似地，B-A是B中但不在A中的一组元素。

差异是使用 -运算符执行的。使用difference()方法可以完成相同的操作。

# 初始化 A 和 B
A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

# 在A上使用 - 运算符
# Output: {1, 2, 3}
print(A - B)

在Python shell上尝试以下示例。

# 在A上使用差异函数
>>> A.difference(B)
{1, 2, 3}

# 在B上使用-运算符符
>>> B - A
{8, 6, 7}

# 在B上使用差异函数
>>> B.difference(A)
{8, 6, 7}

集合对称差异

A和B的对称差异是A和B中的一组元素，但两者中的元素相同。

对称差使用^运算符执行。使用symmetric_difference()方法可以完成相同的操作。

# 初始化 A 和 B
A = {1, 2, 3, 4, 5}
B = {4, 5, 6, 7, 8}

# 使用  ^ 运算符
# 输出: {1, 2, 3, 6, 7, 8}
print(A ^ B)

在Python shell上尝试以下示例。

# 在A上使用symmetric_difference函数
>>> A.symmetric_difference(B)
{1, 2, 3, 6, 7, 8}

# 在B上使用symmetric_difference函数
>>> B.symmetric_difference(A)
{1, 2, 3, 6, 7, 8}

不同的Python集合方法

集合方法很多，上面已经使用了其中的一些方法。这是set对象可用的所有方法的列表。

其他集合操作

集合会员资格测试

我们可以使用in关键字来测试项目是否存在于集合中。

# 初始化 my_set
my_set = set("apple")

# 检查“a”是否存在
# 输出: True
print('a' in my_set)

# 检查“p”是否存在
# 输出: False
print('p' not in my_set)

遍历集合

使用for循环，我们可以遍历集合中的每个项目。

>>> for letter in set("apple"):
...     print(letter)
...    
a
p
e
l

集合与内置函数

内置函数如all()、any()、enumerate()、len()、max()、min()、sort()、sum()等常用来与set一起执行不同的任务。

Python Frozenset

Frozenset是具有集合特征的新类，但是一旦分配，就不能更改其元素。元组是不可变列表，而冻结集是不可变集。

可变的集合不可散列，因此不能用作字典键。另一方面，frozenset是可哈希化的，可用作字典的键。

可以使用函数Frozenset()创建Frozensets。

此数据类型支持的方法，如copy()，difference()，intersection()，isdisjoint()，issubset()，issuperset()，symmetric_difference()和union()。由于不可变，因此没有添加或删除元素的方法。

# 初始化 A 和 B
A = frozenset([1, 2, 3, 4])
B = frozenset([3, 4, 5, 6])

在Python shell上尝试这些示例。

>>> A.isdisjoint(B)
False
>>> A.difference(B)
frozenset({1, 2})
>>> A | B
frozenset({1, 2, 3, 4, 5, 6})
>>> A.add(3)
...
AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'