Python常用數據結構之怎么創建集合

這篇文章主要講解了“Python常用數據結構之怎么創建集合”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Python常用數據結構之怎么創建集合”吧！

說到集合這個詞大家一定不會陌生，在數學課本上就有這個概念。通常我們對集合的定義是“把一定范圍的、確定的、可以區別的事物當作一個整體來看待”，集合中的各個事物通常稱為集合的元素。集合應該滿足以下特性：

1. 無序性：一個集合中，每個元素的地位都是相同的，元素之間是無序的。

2. 互異性：一個集合中，任何兩個元素都認為是不相同的，即每個元素只能出現一次。

3. 確定性：給定一個集合，任給一個元素，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。

Python程序中的集合跟數學上的集合是完全一致的，需要強調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挨著一個，可以通過索引的方式實現隨機訪問（隨機訪問指的是給定一個有效的范圍，隨機抽取出一個數字，然后通過這個數字獲取到對應的元素），所以Python中的集合肯定不能夠支持索引運算。另外，集合的互異性決定了集合中不能有重復元素，這一點也是集合區別于列表的關鍵，說得更直白一些就是，Python中的集合類型具有去重特性。當然，Python中的集合一定是支持in和not in成員運算的，這樣就可以確定一個元素是否屬于集合，也就是上面所說的集合的確定性。集合的成員運算在性能上要優于列表的成員運算，這是集合的底層存儲特性決定的，此處我們暫時不做討論，先記下這個結論即可。

創建集合

在Python中，創建集合可以使用{}字面量語法，{}中需要至少有一個元素，因為沒有元素的{}并不是空集合而是一個空字典，我們下一節課就會大家介紹字典的知識。當然，也可以使用內置函數set來創建一個集合，準確的說set并不是一個函數，而是創建集合對象的構造器，這個知識點我們很快也會講到，現在不理解跳過它就可以了。要創建空集合可以使用set()；也可以將其他序列轉換成集合，例如：set('hello')會得到一個包含了4個字符的集合（重復的l會被去掉）。除了這兩種方式，我們還可以使用生成式語法來創建集合，就像我們之前用生成式創建列表那樣。要知道集合中有多少個元素，還是使用內置函數len；使用for循環可以實現對集合元素的遍歷。

# 創建集合的字面量語法(重復元素不會出現在集合中)
set1 = {1, 
2, 
3, 
3, 
3, 
2}
print(set1)         # {1, 
2, 
3}
print(len(set1))    # 
3

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

# 創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類型指的是能夠計算出哈希碼的數據類型，你可以暫時將哈希碼理解為和變量對應的唯一的ID值。通常不可變類型都是hashable類型，如整數、浮點、字符串、元組等，而可變類型都不是hashable類型，因為可變類型無法確定唯一的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，這一點請大家一定要注意。

集合的運算

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

成員運算

可以通過成員運算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

交并差運算

Python中的集合跟數學上的集合一樣，可以進行交集、并集、差集等運算，而且可以通過運算符和方法調用兩種方式來進行操作，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}

# 對稱差
# 方法一: 使用 ^ 運算符
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: 對稱差相當于兩個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，對兩個集合求交集，&運算符和intersection方法的作用是完全相同的，使用運算符的方式更直觀而且代碼也比較簡短。相信大家對交集、并集、差集、對稱差這幾個概念是比較清楚的，如果沒什么印象了可以看看下面的圖。

集合的交集、并集、差集運算還可以跟賦值運算一起構成復合運算，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)來實現
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)來實現
set1 &= set3
print(set1)    # {3, 6}

比較運算

兩個集合可以用==和!=進行相等性判斷，如果兩個集合中的元素完全相同，那么==比較的結果就是True，否則就是False。如果集合A的任意一個元素都是集合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算符，其實就是我們非常熟悉的<和>運算符，代碼如下所示。

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

# 反過來可以用issuperset或>運算符進行超集判斷
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。

# 創建一個空集合
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，建議先做成員運算再刪除
# 否則元素如果不在集合中就會引發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刪除一個元素并返回該元素
print(set1.pop())

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

如果要判斷兩個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的區別就如同list跟tuple的區別，frozenset由于是不可變類型，能夠計算出哈希碼，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常用數據結構之怎么創建集合”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Python常用數據結構之怎么創建集合這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！