Python常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之怎么創(chuàng)建集合-創(chuàng)新互聯(lián)

這篇文章主要講解了“Python常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之怎么創(chuàng)建集合”，文中的講解內(nèi)容簡(jiǎn)單清晰，易于學(xué)習(xí)與理解，下面請(qǐng)大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學(xué)習(xí)“Python常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之怎么創(chuàng)建集合”吧！

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說到集合這個(gè)詞大家一定不會(huì)陌生，在數(shù)學(xué)課本上就有這個(gè)概念。通常我們對(duì)集合的定義是“把一定范圍的、確定的、可以區(qū)別的事物當(dāng)作一個(gè)整體來看待”，集合中的各個(gè)事物通常稱為集合的元素。集合應(yīng)該滿足以下特性：

1. 無序性：一個(gè)集合中，每個(gè)元素的地位都是相同的，元素之間是無序的。

2. 互異性：一個(gè)集合中，任何兩個(gè)元素都認(rèn)為是不相同的，即每個(gè)元素只能出現(xiàn)一次。

3. 確定性：給定一個(gè)集合，任給一個(gè)元素，該元素或者屬于或者不屬于該集合，二者必居其一，不允許有模棱兩可的情況出現(xiàn)。

Python程序中的集合跟數(shù)學(xué)上的集合是完全一致的，需要強(qiáng)調(diào)的是上面所說的無序性和互異性。無序性說明集合中的元素并不像列中的元素那樣一個(gè)挨著一個(gè)，可以通過索引的方式實(shí)現(xiàn)隨機(jī)訪問（隨機(jī)訪問指的是給定一個(gè)有效的范圍，隨機(jī)抽取出一個(gè)數(shù)字，然后通過這個(gè)數(shù)字獲取到對(duì)應(yīng)的元素），所以Python中的集合肯定不能夠支持索引運(yùn)算。另外，集合的互異性決定了集合中不能有重復(fù)元素，這一點(diǎn)也是集合區(qū)別于列表的關(guān)鍵，說得更直白一些就是，Python中的集合類型具有去重特性。當(dāng)然，Python中的集合一定是支持in和not in成員運(yùn)算的，這樣就可以確定一個(gè)元素是否屬于集合，也就是上面所說的集合的確定性。集合的成員運(yùn)算在性能上要優(yōu)于列表的成員運(yùn)算，這是集合的底層存儲(chǔ)特性決定的，此處我們暫時(shí)不做討論，先記下這個(gè)結(jié)論即可。

創(chuàng)建集合

在Python中，創(chuàng)建集合可以使用{}字面量語法，{}中需要至少有一個(gè)元素，因?yàn)闆]有元素的{}并不是空集合而是一個(gè)空字典，我們下一節(jié)課就會(huì)大家介紹字典的知識(shí)。當(dāng)然，也可以使用內(nèi)置函數(shù)set來創(chuàng)建一個(gè)集合，準(zhǔn)確的說set并不是一個(gè)函數(shù)，而是創(chuàng)建集合對(duì)象的構(gòu)造器，這個(gè)知識(shí)點(diǎn)我們很快也會(huì)講到，現(xiàn)在不理解跳過它就可以了。要?jiǎng)?chuàng)建空集合可以使用set()；也可以將其他序列轉(zhuǎn)換成集合，例如：set('hello')會(huì)得到一個(gè)包含了4個(gè)字符的集合（重復(fù)的l會(huì)被去掉）。除了這兩種方式，我們還可以使用生成式語法來創(chuàng)建集合，就像我們之前用生成式創(chuàng)建列表那樣。要知道集合中有多少個(gè)元素，還是使用內(nèi)置函數(shù)len；使用for循環(huán)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)集合元素的遍歷。

# 創(chuàng)建集合的字面量語法(重復(fù)元素不會(huì)出現(xiàn)在集合中)
set1 = {1, 
2, 
3, 
3, 
3, 
2}
print(set1)         # {1, 
2, 
3}
print(len(set1))    # 
3

# 創(chuàng)建集合的構(gòu)造器語法(后面會(huì)講到什么是構(gòu)造器)
set2 = set('hello')
print(set2)         # {'h', 
'l', 
'o', 
'e'}
# 將列表轉(zhuǎn)換成集合(可以去掉列表中的重復(fù)元素)
set3 = set([1, 
2, 
3, 
3, 
2, 
1])
print(set3)         # {1, 
2, 
3}

# 創(chuàng)建集合的生成式語法(將列表生成式的[]換成{})
set4 = {num 
for num in 
range(1, 
20) 
if num % 
3 == 
0 or num % 
5 == 
0}
print(set4)         # {3, 
5, 
6, 
9, 
10, 
12, 
15, 
18}

# 集合元素的循環(huán)遍歷
for elem in set4:
   print(elem)

需要提醒大家，集合中的元素必須是hashable類型。所謂hashable類型指的是能夠計(jì)算出哈希碼的數(shù)據(jù)類型，你可以暫時(shí)將哈希碼理解為和變量對(duì)應(yīng)的唯一的ID值。通常不可變類型都是hashable類型，如整數(shù)、浮點(diǎn)、字符串、元組等，而可變類型都不是hashable類型，因?yàn)榭勺冾愋蜔o法確定唯一的ID值，所以也就不能放到集合中。集合本身也是可變類型，所以集合不能夠作為集合中的元素，這一點(diǎn)請(qǐng)大家一定要注意。

集合的運(yùn)算

Python為集合類型提供了非常豐富的運(yùn)算符，主要包括：成員運(yùn)算、交集運(yùn)算、并集運(yùn)算、差集運(yùn)算、比較運(yùn)算（相等性、子集、超集）等。

成員運(yùn)算

可以通過成員運(yùn)算in和not in檢查元素是否在集合中，代碼如下所示。

set1 = {11, 
12, 
13, 
14, 
15}
print(10 in set1)        # False 

print(15 in set1)        # True
set2 = {'Python', 
'Java', 
'Go', 
'Swift'}
print('Ruby' in set2)    # False
print('Java' in set2)    # True

交并差運(yùn)算

Python中的集合跟數(shù)學(xué)上的集合一樣，可以進(jìn)行交集、并集、差集等運(yùn)算，而且可以通過運(yùn)算符和方法調(diào)用兩種方式來進(jìn)行操作，代碼如下所示。

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

# 交集
# 方法一: 使用 & 運(yùn)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
# 方法一: 使用 | 運(yùn)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
# 方法一: 使用 - 運(yùn)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}

# 對(duì)稱差
# 方法一: 使用 ^ 運(yùn)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: 對(duì)稱差相當(dāng)于兩個(gè)集合的并集減去交集
print((set1 | set2) - (set1 & set2))      # {1, 3, 5, 7, 8, 10}

通過上面的代碼可以看出，對(duì)兩個(gè)集合求交集，&運(yùn)算符和intersection方法的作用是完全相同的，使用運(yùn)算符的方式更直觀而且代碼也比較簡(jiǎn)短。相信大家對(duì)交集、并集、差集、對(duì)稱差這幾個(gè)概念是比較清楚的，如果沒什么印象了可以看看下面的圖。

集合的交集、并集、差集運(yùn)算還可以跟賦值運(yùn)算一起構(gòu)成復(fù)合運(yùn)算，如下所示。

set1 = {1, 3, 5, 7}
set2 = {2, 4, 6}
# 將set1和set2求并集再賦值給set1
# 也可以通過set1.update(set2)來實(shí)現(xiàn)
set1 |= set2
print(set1)    # {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7}
set3 = {3, 6, 9}
# 將set1和set3求交集再賦值給set1
# 也可以通過set1.intersection_update(set3)來實(shí)現(xiàn)
set1 &= set3
print(set1)    # {3, 6}

比較運(yùn)算

兩個(gè)集合可以用==和!=進(jìn)行相等性判斷，如果兩個(gè)集合中的元素完全相同，那么==比較的結(jié)果就是True，否則就是False。如果集合A的任意一個(gè)元素都是集合B的元素，那么集合A稱為集合B的子集，即對(duì)于?a∈A，均有a∈B，則A?B。A是B的子集，反過來也可以稱B是A的超集。如果A是B的子集且A不等于B，那么A就是B的真子集。Python為集合類型提供了判斷子集和超集的運(yùn)算符，其實(shí)就是我們非常熟悉的<和>運(yùn)算符，代碼如下所示。

set1 = {1, 3, 5}
set2 = {1, 2, 3, 4, 5}
set3 = set2
# <運(yùn)算符表示真子集，<=運(yùn)算符表示子集
print(set1 < set2, set1 <= set2)    # True True
print(set2 < set3, set2 <= set3)    # False True
# 通過issubset方法也能進(jìn)行子集判斷
print(set1.issubset(set2))      # True

# 反過來可以用issuperset或>運(yùn)算符進(jìn)行超集判斷
print(set2.issuperset(set1))    # True
print(set2 > set1)              # True

集合的方法

Python中的集合是可變類型，我們可以通過集合類型的方法為集合添加或刪除元素。

# 創(chuàng)建一個(gè)空集合
set1 = set()
# 通過add方法添加元素
set1.add(33)
set1.add(55)
set1.update({1, 
10, 
100, 
1000})
print(set1)    # {33, 
1, 
100, 
55, 
1000, 
10}

# 通過discard方法刪除指定元素
set1.discard(100)
set1.discard(99)
print(set1)    # {1, 
10, 
33, 
55, 
1000}
# 通過remove方法刪除指定元素，建議先做成員運(yùn)算再刪除
# 否則元素如果不在集合中就會(huì)引發(fā)KeyError異常
if 10 in set1:
   set1.remove(10)
print(set1)    # {33, 
1, 
55, 
1000}

# pop方法可以從集合中隨機(jī)刪除一個(gè)元素并返回該元素
print(set1.pop())

# clear方法可以清空整個(gè)集合
set1.clear()
print(set1)    # set()

如果要判斷兩個(gè)集合有沒有相同的元素可以使用isdisjoint方法，代碼如下所示。

set1 = {'Java', 
'Python', 
'Go', 
'Kotlin'}
set2 = {'Kotlin', 
'Swift', 
'Java', 
'Objective-C', 
'Dart'}
set3 = {'HTML', 
'CSS', 
'JavaScript'}
print(set1.isdisjoint(set2))    # False - set1和set2有相同元素
print(set1.isdisjoint(set3))    # True - set1和set3沒有相同元素

不可變集合

Python中還有一種不可變類型的集合，名字叫frozenset。set跟frozenset的區(qū)別就如同list跟tuple的區(qū)別，frozenset由于是不可變類型，能夠計(jì)算出哈希碼，因此它可以作為set中的元素。除了不能添加和刪除元素，frozenset在其他方面跟set基本是一樣的，下面的代碼簡(jiǎn)單展示了frozenset的用法。

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

感謝各位的閱讀，以上就是“Python常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之怎么創(chuàng)建集合”的內(nèi)容了，經(jīng)過本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Python常用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之怎么創(chuàng)建集合這一問題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！

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