Python中的集合类型分类和集合类型操作符解析
集合类型
数学上,把set称作由不同的元素组成的集合,集合(set)的成员通常被称作集合元素(set elements)。
Python把这个概念引入到它的集合类型对象里。集合对象是一组无序排列的可哈希的值,集合成员可以做字典中的键。数学集合转为Python的集合对象很有效,集合关系测试和union、intersection等操作符在Python里也同样如我们所预想地那样工作。
和其他容器类型一样,集合支持用in和not in操作符检查成员,由len()内建函数得到集合的基数(大小)用for循环迭代集合的成员。但是因为集合本身是无序的,不能为集合创建索引或执行切片(slice)操作,也没有键(keys)可用来获取集合中元素的值。
集合(sets)有两种不同的类型:
可变集合(set),可以添加和删除元素,不可哈希,不能用作字典的键也不能作为其他集合中的元素;
不可变集合(frozenset),不可以添加和删除元素,有哈希值,能被用作字典的键或是作为集合中的一个成员。
集合类型的实际操作:
(1)如何创建集合类型和给集合赋值
集合与列表( [ ] )和字典( { } ) 不同,没有特别的语法格式。列表和字典可以分别用他们自己的工厂方法 list() 和 dict() 创建,这也是集合被创建的唯一方法:用集合的工厂方法set()和frozenset()。
>>> s = set('cheeseshop') # Python3.x
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> t = frozenset('bookshop')
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>> len(s),len(t)
(6, 6)
>>> s == t
False
>>>
create&assign
(2)如何访问集合中的值
可以遍历查看集合成员或检查某项元素是否是一个集合中的成员。
>>> 'g' not in t
True
>>> 'k' in t
True
>>> for i in s:
print(i) s
o
h
e
c
p
>>>
in/not in
(3)如何更新集合
用各种集合内建的方法和操作符添加和删除集合的成员。只有可变集合能被修改,试图修改不可变集合会引发异常。
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> s.add('z')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p', 'z'}
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>> t.add('x')
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#29>", line 1, in <module>
t.add('x')
AttributeError: 'frozenset' object has no attribute 'add'
>>> s.update('pypi')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p', 'i', 'y', 'z'}
>>> s.remove('z')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p', 'i', 'y'}
>>> s -= set('pypi')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c'}
>>>
change_set
(4)如何删除集合中的成员和集合
删除集合成员remove()内建方法。删除集合本身,可以像删除任何Python对象一样,令集合超出它的作用范围或调用del将它们直接清除出当前的名字空间。如果它的引用计数为零,也会被标记以便被垃圾回收。如del s。
>>> s.remove('c')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e'}
>>> del s
>>> s
Traceback (most recent call last):
File "<pyshell#41>", line 1, in <module>
s
NameError: name 's' is not defined
>>>
delete element or set
集合操作符和关系符号:
Python中的集合类型操作符的解析
(1)标准类型操作符(所有的集合类型)
成员关系 (in, not in)
就序列而言,Python中的in和not in操作符决定某个元素是否是一个集合中的成员。
集合等价/不等价
等价/不等价被用于在相同或不同的集合之间做比较。两个集合相等是指,对每个集合而言,当且仅当其中一个集合中的每个成员同时也是另一个集合中的成员。也可以说每个集合必须是另一个集合的一个子集,
即s <= t 和s>= t 的值均为真(True),或(s <= t and s>= t)
的值为真(True)。集合等价/不等价与集合的类型或集合成员的顺序无关,只与集合的元素有关。
子集/超集
set用Python的比较操作符检查某集合是否是其他集合的超集或子集。“小于”符号(<、<=)用来判断子集,“大于”符号(>、
>= )用来判断超集。“小于” 和 “大于”意味着两个集合在比较时不能相等。等于号允许非严格定义的子集和超集。
set支持严格( < )子集和非严格 ( <= ) 子集,也支持严格( > )超集和非严格 ( >=
)超集。只有当第一个集合是第二个集合的严格子集时,我们才称第一个集合“小于”第二个集合。同理,只有当第一个集合是第二个集合的严格超集时,我们才称第一个集合“大于”第二个集合。
对象值的比较
任何相同类型的对象都可以比较,格式为:a == b,在python2.3之前类型不具有布尔值,返回值为1 0;2.3版本之后返回只为 True False
对象身份的比较
obj1 is obj2 return True False
obj1 is not obj2 return True False
布尔类型--python中的与、或、非
布尔类型的优先级依次为:not
and
or
--实现功能为逻辑 非 与 或
标准类型的内建函数
cmp(obj1, obj2) 1 > 2 return i>0 1 < 2 return i<0 1 == 2 return i=0
repr(obj)/repr('obj')--返回一个对象的字符串表示
str(obj)--返回对象可读性好的字符串表示
type(obj)--返回对象的类型
>>> s = set('cheeseshop')
>>> t = set('cheeseshop')
>>> s is t
False
>>> s is not t
True
>>> repr(s)
"{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}"
>>> str(s)
"{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}"
>>> type(s)
<class 'set'>
>>> s == t
True
(2)集合类型操作符(所有的集合类型)
联合( | )
联合(union)操作和集合的 OR(又称可兼析取(inclusive
disjunction))其实是等价的,两个集合的联合是一个新集合,该集合中的每个元素都至少是其中一个集合的成员,即属于两个集合其中之一的成员。联合符号有一个等价的方法:union()。
交集( & )
可以把交集操作比做集合的AND(或合取)操作。两个集合的交集是一个新集合,该集合中的每个元素同时是两个集合中的成员,即属于两个集合的成员。交集符号有一个等价的方法:intersection()。
差补/相对补集( – )
两个集合(s 和 t)的差补或相对补集是指一个集合 C,该集合中的元素,只属于集合 s,而不属于集合 t。差符号有一个等价的方法:difference()。
对称差分( ^ )
和其他的布尔集合操作相似,对称差分是集合的XOR(又称“异或” (exclusive
disjunction))。两个集合(s 和 t)的对称差分是指另外一个集合C,该集合中的元素,只能是属于集合 s
或者集合t的成员,不能同时属于两个集合。对称差分有一个等价的方法:symmetric_difference()。
混合集合类型操作
如果左右两个操作数的类型相同,既都是可变集合或不可变集合,则所产生的结果类型是相同的。但如果左右两个操作数的类型不相同(左操作数是 set,右操作数是 frozenset,或相反情况),则所产生的结果类型与左操作数的类型相同 。
注意:加号不是集合类型的运算符。
集合操作符示意图
>>> t = frozenset('bookshop')
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>> s = set('cheeseshop')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> t | s
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'p', 'c'})
>>> t ^ s
frozenset({'b', 'c', 'e', 'k'})
>>> s | t
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> s ^ t
{'b', 'k', 'c', 'e'}
>>>
(3)集合类型操作符(仅适用于可变集合)
(Union) Update ( |= )
这个更新方法从已存在的集合中添加(可能多个)成员,此方法和update()等价。
>>> s = set('cheeseshop')
>>> id(s)
57600488
>>> s |= set('pypi')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p', 'i', 'y'}
>>> id(s)
57600488
>>>
>>> s.update('hello')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'l', 'c', 'p', 'i', 'y'}
>>> id(s)
57600488
>>>
|= and update
保留/交集更新( &= )
保留(或交集更新)操作保留与其他集合的共有成员,此方法和 intersection_update()等价。
差更新 ( –= )
对集合s和t进行差更新操作s-=t,差更新操作会返回一个集合,该集合中的成员是集合s去除掉集合t中元素后剩余的元素。此方法和difference_update()等价。
对称差分更新( ^= )
对集合s和t进行对称差分更新操作(s^=t),对称差分更新操作会返回一个集合,该集合中的成员仅是原集合s或仅是另一集合t中的成员。此方法和symmetric_difference_update()等价。
>>> s = set('cheeseshop')
>>> t = set('bookshop')
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> t
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'}
>>> id(s)
48141032
>>> id(t)
57892936
>>> s | t
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> id(s | t) # 分配了新的内存
57893384
>>> s
{'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> t
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'}
>>>
>>> s |= t
>>> s
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'}
>>> t
{'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'}
>>> id(s)
48141032
>>> id(t)
57892936
>>> >>> s = frozenset('cheeseshop')
>>> t = frozenset('bookshop')
>>> s
frozenset({'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'})
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>> id(s)
48141032
>>> id(t)
57600488
>>> s | t # 操作值存储于新分配的内存中
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'})
>>> id(s)
48141032
>>> id(t)
57600488
>>> s
frozenset({'s', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'})
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>>
>>> s |= t
>>> s # 操作值由s索引
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'e', 'c', 'p'})
>>> t
frozenset({'b', 's', 'k', 'o', 'h', 'p'})
>>> id(s) # s 指向了新的内存地址
57892936
>>> id(t)
57600488
>>>
而上述(|,&,-,^)等操作则会给执行结果分配新的内存空间存储(s,t值不变),故适用于所有集合。
由以上代码可知:(|=,&=,-=,^=)各操作时s的值即为操作的结果(即s值改变),对于不可变集合,s指向新的内存地址;对于可变集合,s指向的地址不变。
(以上均基于Python3.x的测试)。
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