set 数据类型

简介

• set 数据类型相关学习笔记

python3 set数据类型 详解

在 Python 中，set（集合）是一种无序、不重复、可变的数据类型。集合是基于哈希表实现的，它的特点是快速查找、去重和支持集合运算。集合广泛用于去除重复元素、数学集合运算以及作为字典的键等场景。

1. 创建集合

集合可以通过大括号 {} 或 set() 函数来创建。需要注意，创建一个空集合时，必须使用 set()，因为 {} 会创建一个空字典。

# 创建一个非空集合
my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

# 使用 set() 创建集合
my_set2 = set([1, 2, 3, 4])

# 创建一个空集合
empty_set = set()

# 集合中的元素可以是任意不可变的数据类型
mixed_set = {1, "apple", 3.14, (1, 2)}  # 注意：集合中不能包含可变类型（如列表）

2. 集合的基本特性

• 无序性：集合中的元素没有固定的顺序，因此不能通过索引访问元素。
• 不重复：集合自动去重，重复的元素在集合中只保留一个。
• 可变性：集合是可变的，可以添加、删除元素。

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}
my_set.add(6)       # 添加元素
print(my_set)       # 输出: {1, 2, 3, 4, 5, 6}

my_set.remove(3)    # 移除元素
print(my_set)       # 输出: {1, 2, 4, 5, 6}

# 集合自动去重
my_set.add(2)
print(my_set)       # 输出: {1, 2, 4, 5, 6}（2 已存在，不会被重复添加）

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3. 访问集合中的元素

集合是无序的，因此不能像列表或元组那样通过索引直接访问元素。但可以使用循环或者集合的其他方法进行遍历。

my_set = {1, 2, 3, 4, 5}

# 遍历集合
for item in my_set:
    print(item)

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4. 常用集合方法

4.1 add()

向集合中添加单个元素。如果元素已存在，add() 不会做任何操作。

my_set = {1, 2, 3}
my_set.add(4)  # 添加元素 4
print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4}

4.2 remove()

删除集合中的指定元素。如果元素不存在，remove() 会抛出 KeyError。

my_set = {1, 2, 3}
my_set.remove(2)  # 删除元素 2
print(my_set)     # 输出: {1, 3}

4.3 discard()

与 remove() 类似，但如果元素不存在，不会抛出错误。

my_set = {1, 2, 3}
my_set.discard(4)  # 尝试删除不存在的元素，不会报错
print(my_set)      # 输出: {1, 2, 3}

4.4 pop()

删除并返回集合中的一个元素（由于集合是无序的，删除的元素是随机的）。

my_set = {1, 2, 3}
removed_item = my_set.pop()
print(removed_item)  # 输出: 删除的元素（可能是 1, 2 或 3）
print(my_set)        # 输出: 剩余的集合元素

4.5 clear()

清空集合中的所有元素。

my_set = {1, 2, 3}
my_set.clear()
print(my_set)  # 输出: set()（空集合）

4.6 copy()

返回集合的一个浅拷贝。

my_set = {1, 2, 3}
copied_set = my_set.copy()
print(copied_set)  # 输出: {1, 2, 3}

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5. 集合运算

5.1 union() 或 |（并集）

返回两个集合的并集，即包含两个集合中所有元素的集合。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
union_set = set1.union(set2)  # 或者：union_set = set1 | set2
print(union_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

5.2 intersection() 或 &（交集）

返回两个集合的交集，即只包含两个集合中共同存在的元素。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
intersection_set = set1.intersection(set2)  # 或者：intersection_set = set1 & set2
print(intersection_set)  # 输出: {3}

5.3 difference() 或 -（差集）

返回在第一个集合中存在而第二个集合中不存在的元素。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
difference_set = set1.difference(set2)  # 或者：difference_set = set1 - set2
print(difference_set)  # 输出: {1, 2}

5.4 symmetric_difference() 或 ^（对称差集）

返回两个集合中不重复的元素，即两个集合的差集的并集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {3, 4, 5}
symmetric_difference_set = set1.symmetric_difference(set2)  # 或者：symmetric_difference_set = set1 ^ set2
print(symmetric_difference_set)  # 输出: {1, 2, 4, 5}

5.5 子集与超集

• issubset()：检查一个集合是否是另一个集合的子集。
• issuperset()：检查一个集合是否是另一个集合的超集。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {1, 2, 3, 4, 5}
print(set1.issubset(set2))  # 输出: True
print(set2.issuperset(set1))  # 输出: True

5.6 isdisjoint()

检查两个集合是否没有交集（即是否是不相交的）。

set1 = {1, 2, 3}
set2 = {4, 5, 6}
print(set1.isdisjoint(set2))  # 输出: True

set3 = {2, 3}
print(set1.isdisjoint(set3))  # 输出: False

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6. 集合的应用场景

• 去重：使用集合可以轻松地去除重复元素。

  my_list = [1, 2, 2, 3, 4, 4, 5]
  my_set = set(my_list)  # 去重
  print(my_set)  # 输出: {1, 2, 3, 4, 5}

• 数学集合运算：集合可以方便地进行交集、并集、差集等运算。

• 作为字典的键：由于集合是可变的，它本身不能作为字典的键，但frozenset（冻结集合）是不可变的，可以作为字典的键。

  my_dict = {frozenset([1, 2, 3]): "value"}
  print(my_dict)

• 集合测试：可以快速检测某个元素是否存在于集合中，利用集合的哈希结构，查找操作的时间复杂度为 O(1)。

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7. 总结

特性	描述
无序	元素没有固定顺序，不能使用索引
不重复	集合中的元素不能重复
可变	集合内容可以修改
支持集合运算	提供并集、交集、差集等运算
基于哈希表	查找元素的时间复杂度为 O(1)

集合在 Python 中非常强大，尤其适合用于去重、快速查找和数学集合运算等场景。通过集合运算，我们可以