【人生苦短，我学 Python】（5）集合数据类型（set、frozenset）

简述 / 前言

前面主要了解了 Python 的语言基础，现在我们来了解 Python 给我们提供了哪些数据类型，以及如何使用这些数据类型。

• Python语言中，一切皆为对象，而每个对象都属于某个数据类型；
• Python的数据类型包括内置的数据类型、模块中定义的数据类型和用户自定义的类型；
  • 数值数据类型：int、bool、float、complex；
  • 序列数据类型：不可变（str、tuple、bytes）和可变（list、bytearray）；
  • 集合数据类型：set、frozenset；
  • 字典数据类型：dict。例如：{1: “one”, 2: “two”}；；
  • NoneType、NotImplementedType和EllipsisType。

上一篇文章我们介绍了序列数据类型（str、tuple、list、bytes和bytearray），这篇我们介绍集合数据类型（set、frozenset）。

1. set数据类型（集合）

1. 集合的特点：
   • 集合是无序的，不能通过数字进行索引。
   • 集合的元素不能重复出现
2. 集合的应用：
   • 去除列表中的重复元素
   • 求两个列表的相同元素（交集）
   • 求两个列表的不同元素（差集）
3. 集合可分为两类：
   • 可变集合（set）：可以添加和删除元素
   • 不可变集合（frozenset）：不允许添加和删除元素

集合可以通过 set() 或者 {} 方法创建！

1.1 创建集合对象

1.1.1 set

>>> s1 = set('hello')					# set()方法
>>> s1
{'e', 'o', 'l', 'h'}
>>> type(s1)
<class 'set'>
>>> s2 = {'h', 'e', 'l', 'l', 'o'}		# {}方法
>>> s2
{'e', 'o', 'l', 'h'}
>>> type(s2)
<class 'set'>
>>> s3 = set(['h', 'e', 'l', 'l', 'o'])	# set()方法【如果要创建多个元素时用列表（list）括起来】
>>> s3
{'e', 'o', 'l', 'h'}
>>> type(s3)
<class 'set'>
>>> s4 = {}		# 虽然{}可以创建集合，但是空的{}不代表集合，而是之后会介绍的字典（dict）！！！
>>> s4
{}
>>> type(s4)	# 类型是字典，不是集合
<class 'dict'>
>>> s5 = set()	# 空集合
>>> s5
set()
>>> type(s5)
<class 'set'>
>>> s6 = set('h', 'e', 'l', 'l', 'o')	# 【易错点】创建多元素集合时要用列表括起来，即：set(['h', 'e', 'l', 'l', 'o'])
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: set expected at most 1 argument, got 5

1.1.2 frozenset

通过类型构造器：frozenset() 创建集合。

• 创建后的集合不能改变集合元素。

例如，创建一个星期的英文缩写的不可变集合：

>>> s7 = frozenset(('MON','TUE','WED','THU','FRI','SAT','SUN'))
>>> s7
frozenset({'SAT', 'FRI', 'TUE', 'SUN', 'WED', 'MON', 'THU'})
>>> type(s7)
<class 'frozenset'>

1.2 访问集合元素

由于集合本身是无序的，所以不能为集合创建索引或切片操作，只能循环遍历或使用 in、not in 来访问或判断集合元素。

>>> 'WED' in s7
True
>>> 'WWW' in s7
False
>>> for day in s7:
...     print(day, end=" ")
...
SAT FRI TUE SUN WED MON THU

1.3 集合的长度、最大值、最小值、元素和

通过内置函数 len()、max()、min()、sum()，可以获取集合的长度、元素最大值、元素最小值、元素之和。

>>> s8 = {1,2,3,4,5,6,7,8,9}
>>> len(s8)
9
>>> max(s8)
9
>>> min(s8)
1
>>> sum(s8)
45

1.4 集合支持的运算

运算	含意
x in <集合>	检测x是否在集合中
s1|s2	并集
s1&s2	交集
s1-s2	差集
s1^s2	异或集，求s1与s2中相异元素
s1|=s2	将s2的元素并入s1
s1==s2	判断集合是否相等
s1<=s2	判断s1是否是s2的子集
s1<s2	判断s1是否是s2的真子集
s1>=s2	判断s1是否是s2的超集
s1>s2	判断s1是否是s2的真超集

>>> s1 = {1, 2, 3, 4}
>>> s1
{1, 2, 3, 4}
>>> s2 = {3, 5, 6}
>>> s2
{3, 5, 6}
>>> s3 = {2, 3}
>>> s3
{2, 3}
>>> 3 in s1		# 3在集合s1中
True
>>> 5 in s1		# 5不在集合s1中
False
>>> s1 | s2		# s1和s2的并集
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
>>> s1 & s2		# s1和s2的交集
{3}
>>> s1 - s2		# s1和s2的差集
{1, 2, 4}
>>> s1 ^ s2		# s1和s2的异或集
{1, 2, 4, 5, 6}
>>> s1			# 上述集合运算不改变原集合
{1, 2, 3, 4}
>>> s1 |= s2	# 将s2并入到s1中
>>> s1			# 此并入操作会修改原集合
{1, 2, 3, 4, 5, 6}
>>> s1 == s2	# 判断两个集合是否相等
False
>>> s2 <= s1	# s2是s1的子集
True
>>> s2 < s1		# s2是s1的真子集
True
>>> s1 >= s2	# s1是s2的超集
True
>>> s1 > s2		# s1是s2的真超集
True

注：判断两个集合是否相等，只需判断其中包含的集合元素是否一致，与顺序无关。

1.5 集合对象方法

方法	含意
s1.union(s2 )	s1|s2，返回一个新的集合对象
s1.difference(s2)	s1-s2，返回一个新的集合对象
s1.intersection(s2)	s1&s2，返回一个新的集合对象
s1.issubset(s2)	s1<=s2
s1.issuperset(s2)	s1>=s2
s1.update(s2)	将s2的元素并入s1【*】
s1.add (x)	增加元素x到s1【*】
s1.remove(x)	从s1移除x，x不存在报错【*】
s1.clear ()	清空s1【*】
s1.copy()	复制s1，返回一个新的集合对象

注：打星号*的方法是set集合独有的方法，不打星号的方法是两种集合都有的方法。

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