Python的集合

集合

1.  集合的定义

　　在Python中， 集合是基本数据类型的一种集合类型，它有可变集合set()和不可变集合frozenset()两种。Python中的集合类似列表，但每个元素都必须时独一无二的，且是无序的。

　　集合set和集合frozenset的区别如下：

　　集合set是可变的，有add()，remove()等方法。由于集合set是可变的，所以它不存在哈希值。基本功能包括关系测试和消除重复元素。集合对象还支持union(联合)、 intersection(交集)、 difference(差集)和sysmmetric difference(对称差集)等数学运算。

　　集合set支持 N in set, len(set),和 for N in set。作为一个无序的集合，集合set不记录元素位置或者插入点。因此，集合set不支持 indexing, 或其它类序列的操作。

　　集合frozenset()是不可变的，存在哈希值，优点是它可以作为字典的key，也可以作为其它集合的元素。缺点是一旦创建便不能更改，没有add()，remove()方法。

　　因此，Python中集合的作用主要是：去重，把一个列表变成集合，就自动去重；关系测试，测试两组数据之间的交集、差集、并集等关系。

2.  集合的操作

　　在Python中，集合set的常用操作包括：创建集合set、集合set增加、集合set删除、集合的交集、集合的并集、集合的差集等。

2.1 集合的创建

　　在Python中，集合的创建可以使用集合的工厂函数set()和frozenset()，但是，set()创建的集合时可变的，frozenset()创建的集合时不可变的，其语法格式分别如下：

　　集合名 = set(集合值)

集合名 = frozenset(集合值)　　

　　

　　（1）创建空集合

　　在Python中，当不指定集合的值时，使用工厂函数set()和frozenset()即可创建一个空集合。

　　例如，创建空集合。　　

　　代码：

 a =set()
 b = frozenset()
 print(a)
 print(b)

　　运行结果：

 set()
 frozenset()

　　（2）用set()方法创建集合　　

　　例如，用set()方法创建一个0到10之间的奇数的集合，并打印出来。

　　代码：

 number_odd = []
 for number in range(1,11,2):
     number_odd.append(number)
 number_opp_set =set(number_odd)
 print(number_opp_set)

　　说明：

　　第1行，创建一个空列表。

　　第2~3行，用函数range()循环生成0到10之间的奇数，然后增加到空列表中。

　　第4行，将列表中的值传给方法set()，生成一个集合。

　　运行结果：

 {1, 3, 5, 7, 9}

　　以上的代码可以通过列表解析的方式优化为：

　　代码1：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)

　　说明：

　　因为Python是解释性语言，代码越少，解释花费的时间也少。

　　运行结果1：

1 {1, 3, 5, 7, 9} 

　（3）用frozenset()方法创建集合　　

　　例如，用frozenset()方法创建一个0到10之间的奇数的集合，并打印出来。

　　代码：

 number_opp_set_0 =frozenset(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set_0)

　

　　运行结果：

 frozenset({1, 3, 5, 7, 9})

2.2  集合的增加

　　在python中，集合的增加有两种常用方法：add()方法和update()方法。

　　(1) add()方法

　　集合的add()方法是把要传入的元素做为一个整体增加到集合中，即实现单元素增加。

　　例如，定义一个0到10的奇数的集合，然后再用add()方法往里面增加一个偶数2和18，然后再打印出来。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 number_opp_set.add(2)
 number_opp_set.add(18)
 print(number_opp_set)

　　说明：

　　第3、4行，都是时使用add()方法分别向集合中增加偶数2和18。

　　

　　运行结果：

 {1, 3, 5, 7, 9}
 {1, 2, 3, 5, 7, 9, 18}

　　（2）update()方法

　　集合update()方法是把要传入的元素拆分，做为单个个体增加到集合中，即多元素增加。

　　例如，定义一个0到10的奇数的集合，然后再用update()方法往里面增加一个偶数2和18，然后再打印出来。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 number_opp_set.update('')
 number_opp_set.update('')
 print(number_opp_set)

　　说明：

　　第3、4行，分别调用update()方法分别向集团中增加偶数2和18.

　　运行结果：

 {1, 3, 5, 7, 9}
 {1, 3, 5, 7, 9, '', '', ''}

　　从以上的运行结果中可知，偶数18倍拆分为1和8分别增加到集合中，并且增加的值都被单引号引起来，这表示增加的是字符窜。这并不是我们需要的结果。

　　在Python中，如果调用update()方法向集合中增加两个或多个字符组成的值时，该值需要使用中括号或者花括号括起来，即表示为字典或列表的形式。

　　例如，定义一个0到10的奇数的集合，然后再用update()方法往里面增加一个偶数2和18，即奇数19，然后再打印出来。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 number_opp_set.update('')
 number_opp_set.update([''])
 number_opp_set.update({''})
 print(number_opp_set)

　

　　运行结果：

 {1, 3, 5, 7, 9}
 {1, 3, 5, 7, 9, '', '', ''}

2.3 集合的删除

　　在Python中，集合的删除分为两种，一种是删除集合中的值；一种是删除整个集合。

　　（1）删除整个集合

　　在Python中，当我们需要删除整个集合中时，可使用del 语句直接删除。

　　例如，将1.2.2 中创建的集合删除。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print("集合删除前：",number_opp_set)
 del  number_opp_set
 print("集合删除后：",number_opp_set)

　　说明：

　　第2行，使用del语句删除集合number_opp_set。

　　运行结果：

 集合删除前： {1, 3, 5, 7, 9}
 Traceback (most recent call last):
   File "F:/PyProject/s14/day2/test_set.py", line 6, in <module>
     print("集合删除后：",number_opp_set)
 NameError: name 'number_opp_set' is not defined

　　从以上的运行结果可知，使用del语句删除集合时一种永久性的，删除后就集合就不能再被使用。

　　（2）删除集合中的值

　　在Python中，当我们需要删除集合中的值时，可使用remove()方法、discard()方法及pop()方法。

　　注意：remove()方法和discard()方法都能删除指定的集合的值，但如果指定的值在集合中找不到，则会提示错误，而discard()方法不会；pop()方法是随机删除集合中的任意一个值。

　　例如，将1.2.2 中增加到集合中的值删除。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 number_opp_set.update('')
 number_opp_set.update([''])
 number_opp_set.update({''})
 print(number_opp_set)
 number_opp_set.remove('')
 number_opp_set.discard('')
 number_opp_set.pop()
 print(number_opp_set)

　　说明：

　　第7行，调用remove()方法从集合中删除前面增加到集合中的值2，并且remove()中的参数必须用引号引起来，否则Python解释器无法解析，会提示错误。

　　第8行，调用discard()方法从集合中删除前面增加到集合中的值18，方法discard()中的参数如果全是数字，不用引号引起来也不会报错，但集合中的值18不会被删除，不用引号引起来，Python解释器解析不到该值。

　　运行结果：

 {1, 3, 5, 7, 9}
 {1, 3, 5, '', 7, 9, '', ''}
 {3, 5, 7, 9, ''}

　　从以上的运行结果可知，由于pop()方法是随机删除集合中的任意一个值，所以将原集合中的值1删除了，但增加的值19仍然存在集合中。

2.3 集合的访问

　　在Python中，集合的访问主要有两种，一种是访问整个集合，一种的集合的遍历。

　　（1）访问整个集合

　　在Python中，访问整个集合，可以直接使用。

　　例如，创建一个1到10之间的数字组成的偶数的集合，并访问整个集合。

　　代码：

 number_even_set =set(number for number in range(2,11,2))
 print(number_even_set)

　　说明：

　　第1行，使用range()函数和for循环，从2开始，依次遍历到10，且步长为2，再用set()方法，将所有遍历过程中满足步长为2的数字创建为一个集合。

　　第2行，直接用print打印整个集合。

　　运行结果：

 {2, 4, 6, 8, 10}

　　（2）访问集合中的每个值

　　在Python中，我们可以使用for循环来遍历访问集合中的每个值。

　　例如，创建一个1到10之间的数字组成的偶数的集合，并遍历访问集合中的每个值。

　　代码：

 number_even_set =set(number for number in range(2,11,2))
 print(number_even_set)
 for number_evven in number_even_set:
     print(number_evven)

　　运行结果：

 {2, 4, 6, 8, 10}
 2
 4
 6
 8
 10

3.  集合的关系测试

　　在Python中，集合的关系测试包括：并集、交集、差集等等。

3.1 并集

　　集合中，并集也叫合集，即将一个集合和另一个集合合并为一个集合的过程。求并集使用函数union()或者运算符“|”。

　　例如，创建一个1到10之间的数字组成的偶数的集合和奇数集合，然后求其并集。

　　代码：

 number_opp_set =set(number for number in range(,,))
 print(number_opp_set)
 number_even_set =set(number for number in range(,,))
 print(number_even_set)
 print("-----第一种方式：用函数union()求并集-----")
 number_set = number_opp_set.union(number_even_set)
 print(number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符'|'求并集-----")
 _number_set = number_opp_set | number_even_set
 print(_number_set)

　说明：

　　第6行，用函数union()将集合number_opp_set和集合number_even_set合并后赋值给变量number_set。

　　第7行，用运算符 ‘|’ 将集合number_opp_set和集合number_even_set合并后赋值给变量_number_set。

　　

　　运行结果：

 {, , , , }
 {, , , , }
 -----第一种方式：用函数union()求并集-----
 {, , , , , , , , , }
 -----第二种方式：用运算符'|'求并集-----
 {, , , , , , , , , }

　　从以上的运行结果可知，求两个集合的并集可以使用函数union()或运算符 ‘|’ ，其结果是一致的。

3.2 交集

　　交集就是两个集合中都有的部分，用函数intersection()或运算符 ‘&’求两个集合的交集。

　　例如，创建一个1到5的数字组成的集合，再创建一个0到10的奇数组成的集合，然后求其交集。

　　代码：

 number_set_a =set(number for number in range(1,6))
 print(number_set_a)
 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 print("-----第一种方式：intersection()求交集-----")
 number_set = number_set_a.intersection(number_opp_set)
 print(number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符 '&'求交集-----")
 _number_set = number_set_a & number_opp_set
 print(_number_set)

　　说明：

　　第6行，使用函数intersection()求集合number_set_a和集合number_opp_set的交集，并赋值给变量number_set。

　　第9行，使用运算符 ‘&’ 求集合number_set_a和集合number_opp_set的交集，并赋值给变量_number_set。

　　运行结果：

 {1, 2, 3, 4, 5}
 {1, 3, 5, 7, 9}
 -----第一种方式：intersection()求交集-----
 {1, 3, 5}
 -----第二种方式：用运算符 '&'求交集-----
 {1, 3, 5}

　 从以上的运行结果可知，通过函数intersection()或运算符 ‘&’ ，都可以求两个集合交集。

3.3 差集

　　差集就是在两个集合中，在集合a中有，但集合b中没有的部分，或者集合b中有，但集合a中没有的部分。因此我们可使用函数difference()或运算符 ‘-’ 求差集。

　　例如，创建一个1到5的数字组成的集合，再创建一个0到10的奇数组成的集合，然后求其差集。

　　代码：

 number_set_a =set(number for number in range(1,6))
 print(number_set_a)
 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 print("-----第一种方式：difference()求差集-----")
 number_set = number_set_a.difference(number_opp_set)
 print(number_set)
 _number_set = number_opp_set.difference(number_set_a)
 print(_number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符 '-'求差集-----")
 _number_set_ = number_set_a- number_opp_set
 print(_number_set_)
 __number_set__ = number_opp_set - number_set_a
 print(__number_set__)

　　说明：

　　第6行，使用函数difference()求集合number_set_a中有，但集合number_opp_set中没有的部分，并赋值给变量number_set。

　　第8行，使用函数difference()求集合number_opp_set中有，但集合number_set_a中没有的部分，并赋值给变量_number_set。

　　第11行，使用运算符 '-' 求集合number_set_a中有，但集合number_opp_set中没有的部分，并赋值给变量_number_set_。

　　第13行，使用运算符 '-' 求集合number_opp_set中有，但集合number_set_a中没有的部分，并赋值给变量__number_set__。

　　运行结果：

 {1, 2, 3, 4, 5}
 {1, 3, 5, 7, 9}
 -----第一种方式：difference()求差集-----
 {2, 4}
 {9, 7}
 -----第二种方式：用运算符 '-'求差集-----
 {2, 4}
 {9, 7}

3.4 子集

　　判断集合a是否是集合b的子集，使用函数issubset()或运算符 ‘<=’。

　　例如，创建一个1到10的数字组成的集合，再创建一个0到10的奇数组成的集合，然后求其子集。

　　代码：

 number_set_a =set(number for number in range(1,11))
 print(number_set_a)
 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 print("-----第一种方式：issubset()求子集-----")
 number_set = number_set_a.issubset(number_opp_set)
 print(number_set)
 _number_set = number_opp_set.issubset(number_set_a)
 print(_number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符 '<='求子集-----")
 _number_set_ = number_set_a <= number_opp_set
 print(_number_set_)
 __number_set__ = number_opp_set <= number_set_a
 print(__number_set__)

　说明：

　　第6行，用函数issubset()判断集合number_set_a是否是集合number_opp_set的子集，判断结果赋值给变量number_set。

　　第8行，用函数issubset()判断集合number_opp_set是否是集合number_set_a的子集，判断结果赋值给变量_number_set。

　　第11行，用运算符 '<= ' 判断集合number_set_a是否是集合number_opp_set的子集，判断结果赋值给变量_number_set_。

　　第13行，用运算符 '<= ' 判断集合number_opp_set是否是集合number_set_a的子集，判断结果赋值给变量__number_set__。

　　运行结果：

 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
 {1, 3, 5, 7, 9}
 -----第一种方式：issubset()求子集-----
 False
 True
 -----第二种方式：用运算符 '<='求子集-----
 False
 True

3.5 父集

　　判断集合a是否是集合b的父集，使用函数issuperset()或运算符 '>='。

　　例如，创建一个1到10的数字组成的集合，再创建一个0到10的奇数组成的集合，然后求其父集。

　　代码：

 number_set_a =set(number for number in range(1,11))
 print(number_set_a)
 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 print("-----第一种方式：issuperset()求父集-----")
 number_set = number_set_a.issuperset(number_opp_set)
 print(number_set)
 _number_set = number_opp_set.issuperset(number_set_a)
 print(_number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符 '>='求父集-----")
 _number_set_ = number_set_a >= number_opp_set
 print(_number_set_)
 __number_set__ = number_opp_set >= number_set_a
 print(__number_set__)

　   说明：

　　第6行，用函数issuperset()判断集合number_set_a是否是集合number_opp_set的父集，判断结果赋值给变量number_set。

　　第8行，用函数issuperset()判断集合number_opp_set是否是集合number_set_a的父集，判断结果赋值给变量_number_set。

　　第11行，用运算符 ‘>=’ 判断集合number_set_a是否是集合number_opp_set的父集，判断结果赋值给变量_number_set_。

　　第13行，用运算符 ‘>=’ 判断集合number_opp_set是否是集合number_set_a的父集，判断结果赋值给变量__number_set__。

　　

运行结果：

 {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10}
 {1, 3, 5, 7, 9}
 -----第一种方式：issuperset()求父集-----
 True
 False
 -----第二种方式：用运算符 '>='求父集-----
 True
 False

3.6 对称差集

　　对称差集就是求两个集合中的剔除公共的部分的集合。

　　例如，创建一个1到5的数字组成的集合，再创建一个0到10的奇数组成的集合，然后求其对称差集。

　　代码：

 number_set_a =set(number for number in range(1,6))
 print(number_set_a)
 number_opp_set =set(number for number in range(1,11,2))
 print(number_opp_set)
 print("-----第一种方式：symmetric_difference()求对称差集-----")
 number_set = number_set_a.symmetric_difference(number_opp_set)
 print(number_set)
 _number_set = number_opp_set.symmetric_difference(number_set_a)
 print(_number_set)
 print("-----第二种方式：用运算符 '^ '求对称差集-----")
 _number_set_ = number_set_a ^  number_opp_set
 print(_number_set_)
 __number_set__ = number_opp_set ^  number_set_a
 print(__number_set__)

　　说明：　　

　　第6行，使用函数symmetric_difference()求集合number_set_a和集合number_opp_set的对称差集，并赋值给变量number_set。

　　第8行，使用函数symmetric_difference()求集合number_opp_set和集合number_set_a的对称差集，并赋值给变量_number_set。

　　第11行，使用运算符 ‘^’ 求集合number_set_a和集合number_opp_set的对称差集，并赋值给变量_number_set_。

　　第13行，使用运算符 ‘^’ 求集合number_opp_set和集合number_set_a的对称差集，并赋值给变量__number_set__。

　　

　　运行结果：

 {1, 2, 3, 4, 5}
 {1, 3, 5, 7, 9}
 -----第一种方式：symmetric_difference()求对称差集-----
 {2, 4, 7, 9}
 {2, 4, 7, 9}
 -----第二种方式：用运算符 '^ '求对称差集-----
 {2, 4, 7, 9}
 {2, 4, 7, 9}

　   从以上的运行结果可知，求两个集合的对称差集时，哪个集合写在函数中或前后都行，其结果都一样。