Python 集合：深入理解与应用

一、引言

1.在 Python 编程中，集合（Set）是一种强大而有用的数据结构。它具有独特的特性，适用于解决各种问题，特别是在处理不重复元素和集合操作时。

二、集合的创建

# 使用花括号创建集合
set1 = {1, 2, 3, 4, 5}

# 使用 set() 函数创建集合
set2 = set([5, 6, 7, 8, 9])

三、集合的特性

1.无序性
集合中的元素是无序存储的，这意味着您不能依赖特定的顺序来访问或操作元素。

set1 = {1, 2, 3}
print(set1)  

代码执行结果如下：

2.唯一性
集合不允许重复的元素存在。

set3 = {1, 2, 2, 3, 3, 3}
print(set3)  

代码执行结果如下：

3.可变性
集合是可变的，您可以添加或删除元素。

set4 = {1, 2, 3}
set4.add(4)
print(set4)  

set4.remove(2)
print(set4) 

代码执行结果：

四、集合的操作

1.并集（Union）
获取两个集合中所有的唯一元素。

set5 = {1, 2, 3}
set6 = {3, 4, 5}
union_set = set5 | set6
print(union_set)  

代码执行结果：

2.交集（Intersection）
获取两个集合中共同存在的元素。

intersection_set = set5 & set6
print(intersection_set)  

代码执行结果：

3.差集（Difference）
获取在一个集合中存在但在另一个集合中不存在的元素。

difference_set = set5 - set6
print(difference_set) 

代码执行结果：

五、集合的应用场景

1. 去除重复数据

data = [1, 2, 2, 3, 3, 3]
unique_data = list(set(data))
print(unique_data)  # 输出 [1, 2, 3]

代码执行结果：

成员检测
由于集合的查找效率高，适合快速判断一个元素是否在集合中。

membership_set = {10, 20, 30}
if 20 in membership_set:
    print("20 是集合的成员")

代码执行结果：

六、集合中的方法

方法的简单介绍：

以下是对这些集合方法的更详细解释：

add() 方法：
这个方法用于向集合中添加一个新元素。集合的特点是不允许重复元素，所以如果添加的元素已经存在于集合中，不会产生任何效果。例如：

s = {1, 2}
s.add(3)
print(s)  # 输出: {1, 2, 3}
s.add(2)
print(s)  # 输出: {1, 2, 3}  因为 2 已存在，所以没有添加

clear() 方法：
此方法会清空集合中的所有元素，将集合变为一个空集合。

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

copy() 方法：
它创建并返回一个集合的独立副本。这意味着对原始集合的修改不会影响副本，反之亦然。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = s1.copy()
s1.add(4)
print(s1)  # 输出: {1, 2, 3, 4}
print(s2)  # 输出: {1, 2, 3}

difference() 方法：
返回一个新的集合，其中包含调用集合中存在但在指定的一个或多个集合中不存在的元素。

s1 = {1, 2, 3, 4}
s2 = {3, 4, 5}
print(s1.difference(s2))  # 输出: {1, 2}

difference_update() 方法：
直接在原始集合上进行修改，移除在指定集合中也存在的元素。

s1 = {1, 2, 3, 4}
s2 = {3, 4, 5}
s1.difference_update(s2)
print(s1)  # 输出: {1, 2}

discard() 方法：
删除集合中指定的元素，如果元素不存在，不会引发错误。

s = {1, 2, 3}
s.discard(2)
print(s)  # 输出: {1, 3}
s.discard(5)  # 不会报错

intersection() 方法：
返回一个新的集合，其中包含两个或多个集合中共同存在的元素。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}
print(s1.intersection(s2))  # 输出: {2, 3}

intersection_update() 方法：
直接在原始集合上修改，使其只保留与指定集合的交集。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}
s1.intersection_update(s2)
print(s1)  # 输出: {2, 3}

isdisjoint() 方法：
判断两个集合是否没有共同的元素。如果没有共同元素，返回 True ；否则返回 False 。

s1 = {1, 2}
s2 = {3, 4}
print(s1.isdisjoint(s2))  # 输出: True
s3 = {2, 5}
print(s1.isdisjoint(s3))  # 输出: False

issubset() 方法：
判断一个集合是否为另一个集合的子集。如果指定集合的所有元素都在参数集合中，则返回 True ；否则返回 False 。

s1 = {1, 2}
s2 = {1, 2, 3}
print(s1.issubset(s2))  # 输出: True

issuperset() 方法：
判断一个集合是否是另一个集合的超集。如果参数集合的所有元素都在指定集合中，则返回 True ；否则返回 False 。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {1, 2}
print(s1.issuperset(s2))  # 输出: True

pop() 方法：
随机移除并返回集合中的一个元素。如果集合为空，会引发 KeyError 。

s = {1, 2, 3}
print(s.pop())  # 输出随机一个元素，比如 2
print(s)  # 输出: {1, 3}

remove() 方法：
移除集合中的指定元素，如果元素不存在，会引发 KeyError 。

s = {1, 2, 3}
s.remove(2)
print(s)  # 输出: {1, 3}

symmetric_difference() 方法：
返回两个集合中不重复的元素组成的新集合。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}
print(s1.symmetric_difference(s2))  # 输出: {1, 4}

symmetric_difference_update() 方法：
在原始集合上修改，使其包含两个集合中不重复的元素。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}
s1.symmetric_difference_update(s2)
print(s1)  # 输出: {1, 4}

union() 方法：
返回两个集合的并集，即包含两个集合中的所有不重复元素。

s1 = {1, 2, 3}
s2 = {2, 3, 4}
print(s1.union(s2))  # 输出: {1, 2, 3, 4}

update() 方法：
将一个可迭代对象中的元素添加到集合中。

s = {1, 2}
s.update([3, 4])
print(s)  # 输出: {1, 2, 3, 4}

len() 方法：
用于计算集合中元素的个数。

s = {1, 2, 3}
print(len(s))  # 输出: 3

七、总结

集合在 Python 中是一种非常有用的数据结构，凭借其无序、唯一和可变的特性，以及丰富的集合操作，能够帮助我们更高效地处理数据和解决问题。

制作不易，请多多三连，谢谢。