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Python Set:示例代码的原因和方法

原文:https://python.land/python-data-types/python-set

Python 集合是不同元素的集合。该集合与列表和元组有一些共同之处，但也有一些重要的区别:

一个 Python 集合只能包含唯一值
集合未排序

更正式的说法是:集合是不同对象的无序集合。在本文中，我们将仔细研究集合以及如何使用它们。我将更多地关注集合必须提供的额外功能，而不是列表和其他序列类型的基本功能。

如何创建一个 Python 集合
设置并列出
你为什么需要器械包？
数学 Python 集合运算
命名集方法
Python frozenset
所有 Python 集合操作
设定索引
结论

如何创建一个 Python 集合

根据具体情况，有几种方法可以创建 Python 集合。要从头开始创建一个集合并直接向其中添加一些元素，可以使用花括号:

names = { "Eric", "Ali", "John" }
# Mixed types are allowed
mixed_set = { 'a', 1, (1, 2) }

集合使用与 Python 字典相同的花括号，但是它们很容易区分，因为集合总是包含一系列元素，用逗号分隔。相反，字典包含用冒号指定的键值对。

要创建空集，您可以使用set()功能:

my_set = set()
my_set.add(1)
my_set.add('Erik')

如您所见，您可以使用 set 对象上的add方法向集合中添加元素。如果想一次添加多个元素，需要使用 update 方法并提供一个 iterable 对象，如 list 、 range 或 tuple :

my_set = set()
my_set.update(range(3))
my_set.update(['a', 'b'])
print(my_set)
# {0, 1, 2, 'b', 'a'}

您也可以使用set()函数将任何可迭代对象转换成集合:

print( set([1, 2, 3]) )
# {1, 2, 3}

print( set(range(3)) )
# {0, 1, 2}

最后，您可以使用集合理解来创建集合。集合理解和列表理解完全一样，所以如果你对这个概念不熟悉，我建议你读一下链接的文章。

为了便于演示，这里举一个例子。记住字符串也是序列对象，所以它们是可迭代的。因为我们可以过滤集合理解，所以让我们也过滤标点和空格字符:

my_set = { x for x in 'Hi, my name is...' if x not in '., ' }
print(my_set)
# {'n', 'a', 'e', 'i', 's', 'y', 'H', 'm'}

有了这个例子，集合没有顺序就变得非常清楚了！

设置并列出

在我们继续之前，我想分享两个很多人搜索的常用技巧。

对列表进行重复数据删除

集合只包含唯一的元素，我们可以通过给set()函数一个列表来创建一个集合。这些都是对列表进行重复数据删除所需的要素。重复数据删除是删除重复项的过程，将列表转换为集合是 Python 中最简单的方法:

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

将集合转换为列表

要将集合转换为列表，只需用集合作为参数创建一个新列表:

A = { 1, 2, 3 }
my_list = list(A)
print(my_list)
#  [1, 2, 3]

你为什么需要器械包？

人们使用器械包有很多原因。

最常见的方法是从序列中删除重复项(如前面演示的列表)
许多人用它们来执行成员测试(这是这个独特元素集中的一个元素)

但是有更多的理由使用集合。如果你不熟悉集合论，你可能想在维基百科上阅读一下。不过，我也会尽我所能解释一些基本的东西。简而言之:集合可用于执行数学集合运算，如:

找出两组之间的差
联合:组合集合，只保留唯一元素
交集:哪些元素在两个集合中都存在
寻找子集和超集

这些操作可以用文氏图可视化。文氏图显示了集合之间的逻辑关系。在你的生活中，你很有可能已经见过下面这些了:

两组的维恩图。来自维基百科的公共领域图片(来源

在接下来的示例中，我将参考这张图片，我将使用名称 A 和 b。这里的所有示例都使用两组，但重要的是要知道，它们在两组以上的情况下也同样适用。

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数学 Python 集合运算

本节将演示和解释所有的数学集合运算。别让数学部分吓到你，没那么难！

寻找 Python 集合之间的差异

让我们定义两个集合，A 和 B，并找出它们之间的区别。两套有什么区别？在查看维恩图时，我们希望找到只存在于 A 中的元素。换句话说，我们希望消除也存在于 b 中的任何重叠元素。或者，更具体地说:我们希望所有元素都在 A 中，但不在 A ∩ B 中。

我们可以通过使用减号(减法)运算符来实现:

A = { 1, 2, 3, 4, 5 }
B = { 3, 4, 5, 6, 7 }

print(A-B)
#  {1, 2}

# And the reverse
print(B-A)
# {6, 7}

a 和 B 有一些重叠:数字 3、4 和 5 在两组中都有。查看文氏图时，这些数字属于标有 A ∩ B 的部分。如果我们只想要 A 中的唯一数字，我们用 A–B 从 A 中减去 B。当我们只想要 B 中的唯一数字时，我们从 B 中减去 A:B–A。

找出 Python 集合之间的对称差异

两个集合之间的对称差由集合 A 或集合 B 中的元素组成，但不是两者都有。换句话说:A 中的所有元素加上 B 中的元素，减去 A ∩ B 部分。为了找到对称差，我们可以使用^算子:

A = { 1, 2, 3, 4, 5 }
B = { 3, 4, 5, 6, 7 }

print(A^B)
#  {1, 2, 6, 7}

求两个 Python 集合的交集

交集是维恩图中标有 A ∩ B 的部分。交集由两个集合中的元素组成。为了找到交集，我们可以使用&运算符:

A = { 1, 2, 3, 4, 5 }
B = { 3, 4, 5, 6, 7 }

print(A & B)
# {3, 4, 5}

子集和超集

如果 A 是 B 的子集，这意味着 A 的所有元素也存在于 B 中。然而，子集 A 可以小于集合 B，这意味着 B 中的一些元素可能不存在于 A 中。因此，如果 A 几乎完全重叠，但有一个元素不存在于 B 中，则它不是 B 的子集。我们可以用小于运算符的来检查 A 是否是 B 的子集:<。

如果 B 是 A 的超集，这意味着 B 拥有 A 的所有元素，但也可能有额外的元素。我们可以通过大于运算符:>来检查 B 是否是 A 的超集。

让我们看一些例子:

A = { 1, 2, 3 }
B = { 1, 2, 3, 4, 5 }
C = { 1, 2, 3, 10 }

# is A a subset of B
print(A < B)
# True

# is C a subset of B? 
print(C < B)
# False
# No, it has a 10 that's not in B

# Is B a superset of A?
print(B > A)
# True

# B is not a superset of C since C has a 10 in it
print(B > C)
# False

print(A < A)
# False
print(A <= A)
# True

print(A >= A)
# True

真子集和超集

Python 区分了子集(在数学中我们写⊂)，也称为真子集，和子集或等于(在数学中我们写⊆).

< and >操作符做前者，检查一个适当的子集。如果一个< B, it means A is a subset of B and it’s not itself (A != A). You can check this for yourself too with 【T0】 , which returns 【T1】 . If you want to check for 子集或等于，则可以使用< =。超集也是如此:使用> =。

联盟

最后，我们可以将两个 Python 集合加在一起，只保留唯一的元素。这叫做集合的并集。在数学中，联合的符号是 A ∪ B，但是在 Python 中，我们必须使用管道操作符(|)来创建联合:

A = { 1, 2, 3 }
B = { 3, 4, 5 }

print(A|B)
#  {1, 2, 3, 4, 5}

来自 A 和 B 的所有元素都出现在新创建的集合中，但是因为集合只包含唯一值，所以重叠元素 3 只出现一次。

命名集方法

几乎所有的 set 方法都有命名的等价方法，例如:

也可以通过调用 set 对象上的issubset()和issuperset()方法来使用<= and > =方法。
|操作符可以替换为对union()方法的调用
…等等

在本文末尾的表格中，我将列出所有操作及其等价名称。

使用操作符和使用命名方法的最大区别是命名方法将任何可迭代对象作为参数。所以你可以用 A.union(L)来计算集合 A 和列表 L 之间的并集。这为我们省去了从 Python 列表到 Python 集合的转换，因此效率更高。

Python frozenset

除了常规的、可变的set，还有frozenset。您可以猜到这种数据类型与常规集合的不同之处:它在创建后就被直接冻结了，因此不能在其中添加或删除元素。然而，您可以混合使用set和frozenset类型:所有常规操作，如 union 和 intersection，也适用于set和frozenset的组合。

一个frozenset的优点是它是可散列的，这意味着你可以把它作为一个字典键，或者甚至作为另一个set中的一个元素。

所有 Python 集合操作

下表方便地列出了所有数学集合运算、所需的运算符、它们的命名方法等效项、示例代码及其作用:

名称	操作员示例	方法示例	它的作用
联盟	A \| B	`A.union(B)`	创建一个组合 A 和 B 的集合
交集	水果派	`A.intersection(B)`	用 A 和 B 之间的公共元素创建一个集合
差异	`A - B`	`A.difference(B)`	用不在 B 中的元素创建一个集合
对称差	`A ^ B`	`A.symmetric_difference(B)`	用 A 或 B 中的元素创建一个集合，但不能同时存在于两者中
是超集。	`A >= B`	`A.issuperset(B)`	如果 B 的每个元素都在 A 中，则返回`True`
是子集吗？	`A <= B`	`A.issubset(B)`	如果 A 的每个元素都在 B 中，则返回`True`
是不相交的？	–	`A.isdisjoint(B)`	如果 A 与 B 没有共同的元素，则返回`True`
是真的超集吗？	A > B	没有办法	如果 A >= B 且 A，则为 True！= B
是真子集吗？	A < B	没有办法	如果 A =< B 并且 A！= B

Python 集合操作概述，包括示例和解释

请注意，您也可以在赋值样式中使用上述操作，例如:

A |= B 将更新集合 A，添加集合 B 中的元素
A |= B | C | …将更新集合 A，添加来自集合 B、C 等的元素。

以上也适用于交集(&)和差集(-)。

在下一个表格中，我列出了一些可以用来操作集合的额外操作:

名称	例子	什么是
增加	A.add(元素)	将元素添加到集合
移动	A.remove 元素	从集合中移除元素
抛弃	A.discard 元素	如果元素存在，则将其从集合中删除(省去检查存在的麻烦)
流行音乐	a .波普()	从集合中移除并返回任意元素(如果集合为空，则引发 KeyError)
清楚的	a .清除()	从集合中移除所有元素

设定索引

如果你希望通过使用索引(比如用my_set[1])来访问集合元素，那你就不走运了。集合没有顺序，因此不能被索引。如果你认为你需要集合索引，你可能想错了方向。看看其他解决方案，比如使用列表或将你的集合转换成列表。

结论

我们已经了解了 Python 集合，以及它们与列表和元组等其他序列类型的不同之处。除了序列的重复数据删除，集合还可用于执行集合计算。我们回顾了所有的集合计算，并查看了示例代码，以了解它们是如何工作的。使用方便的表格，您可以快速查看所有集合操作。

虽然我相信这篇文章触及了你需要知道的一切，但你可能也想看看关于 set 的官方文档。

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