Python中的集合(Set)

在Python中，集合(Set) 是一个无序、不重复的序列，它不支持索引。

创建集合

一般在创建集合时，分为创建空集合和非空集合，其创建方式如下：

# 创建空集合
set1 = set()

# 创建同一数据类型元素的集合
set2 = {"a", "b", "c", "d", "e", "f"}

# 创建不同数据类型元素的集合
set3 = {"a", 2, False, ()}

从上面可以看到，我们只需要把集合的所有元素放在 大括号 {} 里面，每个元素之间通过 逗号 , 间隔起来即可，但需要注意的是，我们创建空集合是不能通过 {} 来创建，因为 {} 表示的是一个空字典。

当然，集合中同样允许存放不同数据类型的元素，但有一点比较特殊，集合中存放的元素必须是不可变对象，而在Python中 list、dict、set 都是可变对象，所以集合中不允许存放 list、dict、set 类型的元素，否则会出现报错。

>>> set1 = {1, [1, 2]}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'list'
>>>
>>> set1 = {1, {"name": "wintest"}}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'dict'
>>>
>>> set1 = {1, {1, 2}}
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: unhashable type: 'set'

我们在集合中可以存放元组，假如我们在元组中存储有 list、dict、set 类型的对象，然后再把该元组作为一个元素存储到集合中，这样做是否可行呢？

答案是否定的。不管嵌套了多少层，只要集合元素中出现了可变对象，存储到集合时就会出现报错。

集合中元素不可重复

集合中是不允许出现重复元素的，当我们存储多个重复元素到集合中，集合就会自动去重，每个元素只保留一个。

>>> set1 = {1, 2, 1, 3, 4, 1, 5, 2, 3}
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 5}
>>>
>>> set2 = {"a", "b", "c", "d", "a", "a", "c"}
>>> set2
{'a', 'd', 'b', 'c'}

集合中元素无序

有时候我们会有一种错觉，认为集合似乎是有序的，比如下面这个例子：

>>> set1 = {2, 6, 5, 4, 1, 3}
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 5, 6}

从上面看起来，集合貌似自动进行了排序，但我们在集合中多放几个元素时，就能够明显感受到集合无序的特点，比如下面这个例子：

>>> set1 = {2, 6, 15, 141, 21, 31, 101, 7, 996}
>>> set1
{2, 996, 101, 6, 7, 141, 15, 21, 31}

当我们在使用到集合时，不应该假定其有顺序，即便其可能会有某种顺序，我们也应该把其当作无序进行使用。

添加集合元素

• 通过 add() 添加元素

我们把一个元素添加到集合中，如果集合中已经存在该元素，那么集合不进行任何操作。

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.add(5)
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 5}
>>>
>>> set1.add(3)
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 5}

• 通过 update() 添加元素

我们通过 update() 添加元素时，参数必须是可迭代对象，比如可以是 str、list、tuple、set、dict 等类型，该方法不同于 add() 方法，add() 是把参数当作一个整体添加到集合中，而 update() 则是把参数里的所有元素逐一添加到集合中。

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.update("ab")
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 'a', 'b'}
>>>
>>> set1.update([11, 22])
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 11, 'a', 22, 'b'}
>>>
>>> set1.update((33, (44, 55)))
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 33, 11, 'a', 22, (44, 55), 'b'}

如果添加的元素在集合中已经存在，那么该元素只会出现一次，会忽略掉重复元素。

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.update([11, 22], (22, 33))  # 添加中有重复元素
>>> set1
{1, 2, 3, 4, 33, 11, 22}
>>>

删除集合元素

• 通过 remove() 删除指定元素，元素不存在则报错

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.remove(2)
>>> set1
{1, 3, 4}
>>>
>>> set1.remove(2)  # 元素不存在，会报错
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 2

• 通过 discard() 删除指定元素，元素不存在不会报错

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.discard(2)
>>> set1
{1, 3, 4}
>>>
>>> set1.discard(2)  # 元素不存在，并不会报错
>>> set1
{1, 3, 4}

• 通过 pop() 随机删除元素，会返回删除的元素

>>> set1 = {2, 6, 15, 141, 21, 31, 101, 7, 996}
>>>
>>> set1.pop()
2
>>> set1.pop()
996
>>> set1.pop()
101
>>> set1.pop()
6
>>> set1.pop()
7
>>> set1
{141, 15, 21, 31}

如果集合为空时使用 pop() 方法，则会出现报错：

>>> set1 = set()
>>>
>>> set1.pop()
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
KeyError: 'pop from an empty set'

• 通过 clear() 删除集合所有元素

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> set1.clear()
>>>
>>> print(set1)
set()

集合运算操作符

• 运算符 & ，取交集，返回2个集合中相同的元素

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>> set2 = {1, 5, 6, 4}
>>>
>>> set1 & set2
{1, 4}

• 运算符 | ，取并集，合并2个集合并去除重复元素

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>> set2 = {1, 5, 6, 4}
>>>
>>> set1 | set2
{1, 2, 3, 4, 5, 6}

• 运算符 - ，取差集，从集合中去除元素

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>> set2 = {1, 5, 6, 4}
>>>
>>> set1 - set2
{2, 3}
>>>
>>> set2 - set1
{5, 6}

• 运算符 ^ ，取对称差集，返回两个集合中不重复的元素集合

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>> set2 = {1, 5, 6, 4}
>>>
>>> set1 ^ set2
{2, 3, 5, 6}

• 关键字 in

通过关键字 in ，可检查当前集合中是否包含指定元素，返回结果为布尔值 True 或 False。

>>> set1 = {1, 2, 3, 4}
>>>
>>> print(2 in set1)
True
>>>
>>> print(6 in set1)
False

通过关键字 in ，还可以用于遍历当前集合。

books = {"语文", "数学", "英语", "历史", "物理", "化学"}
for i in books:
    print(i, end=" ")

集合常见函数&方法

函数 & 方法	描述
len(set)	返回集合元素个数
max(set)	返回集合元素最大值
min(set)	返回集合元素最小值
set(iterable)	将可迭代对象转换为集合，若 iterable 为空则创建空集合
set.add(obj)	给集合添加元素
set.update(obj)	给集合添加元素
set.remove(obj)	删除集合中指定元素，元素不存在会报错
set.discard(obj)	删除集合中指定元素，元素不存在不会报错
set.pop()	随机删除元素
set.clear()	清空集合中所有元素
set.copy()	拷贝一个集合，使用的是浅拷贝
set1.difference(set2)	返回多个集合的差集
set1.intersection(set2)	返回集合的交集
set1.isdisjoint(set2)	判断两个集合是否包含相同的元素，如果没有返回 True，否则返回 False
set1.issubset(set2)	判断指定集合是否为该方法参数集合的子集
set1.symmetric_difference(set2)	返回两个集合中不重复的元素集合
set1.union(set2)	返回两个集合的并集