Python序列之集合

系列文章目录

1. Python序列之列表
2. Python序列之元组
3. Python序列之字典
4. Python序列之集合（本篇文章）

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前言

前面我们已经讲了Python中的列表：Python序列之列表、元组：Python序列之元组和字典：Python序列之字典。今天我们再来看一下Python中另一种序列——集合。

集合这个词大家肯定不陌生，高中数学必修一第一章，便是集合。你应该还记得数学老师说过：“集合具有三个性质：确定性、互异性、无序性”，Python中的集合set便是借鉴了数学中的这种“数据结构”。同样满足这三个性质。

不仅如此，Python还提供的数学中集合的各种运算：求并集、求交集、求补集……

一、集合是什么？

集合是无序可变的，元素不能重复，故经常用集合来实现数据去重。实际上，集合底层是字典实现，集合的所有元素都是字典中的"键对象"，因此是不能重复的且唯一的。

二、集合的操作

1.集合的创建

（1）使用{}创建

a = {3, 5, 7}
b = {}  # 创建一个空集合
c = {3}  # 只有一个元素的集合
print(a)  # 输出：{3, 5, 7}
print(b)  # 输出：{}
print(c)  # 输出：{3}

（2）使用set()函数创建

a = ['a', 2, True]
b = set(a)
c = set()  # 创建一个空集合

print(b)  # 输出：{True, 'a', 2}
print(c)  # 输出：set()
print(type(b))  # 输出：<class 'set'>
print(type(c))  # 输出：<class 'set'>

由上面的两个例子可知，Python对空集合的打印表示有两种：{}和set()。

2.集合元素的添加

（1）使用add()添加单个元素

a = {10, 20, 30}
a.add('a')
print(a)  # 输出：{10, 'a', 20, 30}

（2）使用update()批量添加元素

a = {10, 20, 30}
b = [True, False, 999]
a.update(b)
print(a)  # 输出：{False, True, 999, 10, 20, 30}

3.集合元素的删除

（1）使用remove()删除指定元素

a = {10, 20, 30, 40, 50}
a.remove(30)
print(a)  # 输出：{50, 20, 40, 10}
a.remove(999)  # 报错：KeyError: 999

可以发现，当试图用remove()移除一个集合中并不存在的元素时，解释器会报错。这种反应过于暴力，因此有了更加温柔且绅士的删除方法——discard()。

（2）使用discard()删除指定元素

a = {10, 20, 30, 40, 50}
a.remove(30)
print(a)  # 输出：{50, 20, 40, 10}
a.discard(999)  # 无报错
print(a)  # 输出：{50, 20, 40, 10}

当试图删除一个集合中并不存在的元素时，discard()并不会报错，而是什么都不干，程序照常往下运行，优雅且绅士~

（3）使用clear()清空整个集合

a = {10, 20, 30, 40, 50}
a.clear()
print(a)  # 输出：set()

（4）使用pop()随机弹出一个元素

a = {10, 20, 30, 40, 50}
b = a.pop()
print(b)  # 输出：50
print(a)  # 输出：{20, 40, 10, 30}

4.使用集合去重（重要应用）

我们可以充分利用集合的互异性来实现列表元素的去重：

a = [1, 1, 5, 6, 6, 8, 9, 8, 6]
b = set(a)
print(b)  # 输出：{1, 5, 6, 8, 9}

5.集合的数学运算

像数学中概念一样，Python对集合也提供了并集、交集、差集等运算。

（1）交集

下面展式了三种取交集的方法：

a = {1, 2, 3, 4}
b = {2, 3, 99, 100, 'yyy'}

c = a & b  # 方法一：&
print(c)  # 输出：{2, 3}

d = a.intersection(b)  # 方法二：取交集并返回一个新集合
print(d)  # 输出：{2, 3}

print(a)  # 输出：{1, 2, 3, 4}
a.intersection_update(b)  # 方法三：取交集并更新原集合
print(a)  # 输出：{2, 3}

（2）并集

下面展式了两种取并集的方法：

a = {1, 2, 3, 4}
b = {2, 3, 99, 100, 'yyy'}

c = a | b  # 方法一：|
print(c)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 99, 100, 'yyy'}

d = a.union(b)  # 方法二：union()
print(d)  # 输出：{1, 2, 3, 4, 99, 100, 'yyy'}

（3）差集（补集）

下面展式了三种取差集的方法：

a = {1, 2, 3, 4}
b = {2, 3, 99, 100, 'yyy'}

c = a - b  # 方法一：-
print(c)  # 输出：{1, 4}

d = a.difference(b)  # 方法二：取交集并返回一个新集合
print(d)  # 输出：{1, 4}

print(a)  # 输出：{1, 2, 3, 4}
a.difference_update(b)  # 方法三：取交集并更新原集合
print(a)  # 输出：{1, 4}

注意：差集是有方向性的，A-B ≠ B-A

（4）对称差集

python集合set内置方法symmetric_differece()，可以用来返回两个集合（或调用对象集合与其它可迭代对象iterable）中非共同的元素组成的新集合set。

a = {1, 2, 3, 4}
b = {2, 3, 99, 100, 'yyy'}

c = a ^ b  # 方法一：^
print(c)  # 输出：{1, 99, 100, 'yyy', 4}

d = a.symmetric_difference(b)  # 方法二：取对称差并返回一个新集合
print(d)  # 输出：{1, 99, 100, 4, 'yyy'}

print(a)  # 输出：{1, 2, 3, 4}
a.symmetric_difference_update(b)  # 方法三：取对称差并更新原集合
print(a)  # 输出：{1, 99, 100, 4, 'yyy'}

（5）判断是否为子集、母集

方法	用途
a.issubset(b)	判断a是否为b的子集
a.issuperset(b)	判断a是否为b的母集
a.isdisjoint(b)	判断a与b的交集是否为空集

a = {1, 2, 3}
b = {1, 2, 3, 4, 5}
c = {1, 2, 'yyy'}
d = {'a', 'b', 'c'}

print(a.issubset(b))  # 输出：True
print(a.issubset(c))  # 输出：False

print(b.issuperset(a))  # 输出：True

print(a.isdisjoint(c))  # 输出：False
print(a.isdisjoint(d))  # 输出：True

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总结

Python中的集合可以认为是数学中集合的具体实现，具有数学集合的三个性质，不仅可以进行增删改查，还可以进行数学中的集合运算。